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Pumpe mit hin-und hergehender Arbeitsbewegung ihres Kolbens, insbesondere zur Einspritzung des Brennstoffs in einen Motor
Die Erfindung bezieht sich auf Pumpen mit hin-und hergehender Arbeitsbewegung ihres Kolbens, insbesondere zur Einspritzung des Brennstoffes in einen Motor, und betrifft im besonderen eine Pumpe mit Selbstregelung der Förderleistung in Abhängigkeit von der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe. Für diesen Zweck ist bereits in der nicht vorveröffentlichten österr.
Patentschrift Nr. 207621 eine Pumpe vorgeschlagen worden, die mit einem die Selbstregelung der Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit von der Antriebsgeschwindigkeit derselben bewirkenden, einseitig federbelasteten, kolbenartigen Pendelkörper ausgestattet ist, der in einem Zylinder beweglich ist, dessen eines Ende einerseits mit dem Zylinder, in dem der von aussen angetriebene Pumpenkolben arbeitet, durch eine mit einem Rückschlagventil versehene Leitung verbunden ist, und anderseits mit einem Kanal in Verbindung steht, in den eine in ihrem Querschnitt veränderliche Drosselstelle eingeschaltet ist, so dass der Hingang des Pendelkörpers durch vom Pumpenkolben verdrängte Flüssigkeit bewirkt wird, wogegen der durch die Feder erzeugte Rückgang des Pendelkörpers durch die von ihm durch die Drosselstelle hindurch geförderte Flüssigkeit gebremst wird.
Bei dieser Pumpe bleibt die Förderleistung je Hub über einen unteren Drehzahlbereich bis zu einer vorbestimmtenDrehzahl unverändert auf ihrem vorbestimmten Maximalwert, nämlich solange der Förderkolben seinen nächsten Förderhub erst beginnt, nachdem der kolbenartige Pendelkörper trotz der Bremsung seines Rücklaufes die Ausgangsstellung bereits wieder erreichthat.
Beiweiterer Zunahme der Motordrehzahl und damit der Pumpenantriebsgeschwindigkeit beginnt der Pumpenkolben seinen nächsten Förderhub schon bevor der Pendel körper, dessen Rücklaufgeschwindigkeit bei unverändertem Drosselquerschnitt konstant ist, seine Ausgangsstellung wieder erreicht hat, wodurch der die Förderleistung der Pumpe bestimmende Hingangsweg dieses Pendelkörpers mit steigender Motordrehza ! zunehmend verkürzt und die Förderleistung immer kleiner wird. Durch Verändern des Querschnittes der Drosselstelle können der Verlauf der Veränderung der i orderleistung und zu einem gewissen Ausmass auch die Regeleinheit beeinflusst werden.
Die mit der Pumpe nach dem erwähnten alteren Vorschlag erzielbare Regelfemheit reicht nun für bestimmte, besondere Zwecke nicht mehr aus, und die Erfindung zielt deshalb darauf ab, eine Pumpe der erläuterten Art so auszubilden, dass zwecks Anpassung an besondere Betriebserfordernisse die Regelung der Fördermenge noch wesentlich verfeinert und der Verlauf des Regelvorganges beeinflusst werden kann.
Gemäss der Erfindung wird dieses Ziel im wesentlichen dadurch erreicht, dass bei einer Pumpe der vorstehend geschilderten Art ein in den genannten Kanal eingeschalteter, den freien Durchtrittsquerschnitt der Drosselstelle bestimmender, beweglicher Drosselkörper, der vorzugsweise die Form eines Schiebers hat, einerseits unter der Wirkung einer Feder und anderseits unter der Wirkung eines Flüssigkeitsdruckes steht, der in der Förderleitung einer volumetrischen Pumpe herrscht, die mit einer der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe proportionalen Geschwindigkeit angetrieben ist, wobei an die Förderleitung eine vorzugsweise regelbare Auslassöffnung angeschlossen ist.
Durch den Flüssigkeitsdruck der mit einer der Förderpumpengeschwindigkeit proportionalen Geschwin- digkeit angetriebenen volumetrischen Pumpe wird der vorzugsweise als Schieber ausgebildete Drosselkörper stetig verstellt, wobei sowohl der Verstellweg als auch der Verlauf des Verstellvorganges noch weit genauer als bei der Pumpe nach dem älteren Vorschlag regelbar ist, so dass eine wesentlich feinere Selbstregelung der Förderleistung erzielt werden kann.
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Die erfindungsgemässe Pumpe kann zwecks Anpassung an besondere Betriebsverhältnisse in verschiedener Weise noch weiter ausgestaltet werden. Die Kennzeichen und Merkmale verschiedener zweckmä-
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sind.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Pumpe schematisch im Axialschnitt und die
Fig. 2 und 3 abgeänderte Ausführungsformen von Einzelheiten der Pumpe. In Fig. 4 ist eine Weiterbildung der erfindungsgemässen Pumpe veranschaulicht, bei der das die Drosselstelle steuernde Glied durch einen hydraulischen Regler mit selbsttätig veränderlichem Auslass betätigt wird. Fig. 5 zeigt eine ähnliche Pum- pe, die mit einem anders ausgebildeten hydraulischen Regler kombiniert ist. Die Fig. 6-8 zeigen ver- schiedene Ausführungen einer Einzelheit des hydraulischen Reglers. Die Fig. 9 und 10 zeigen in einem schematischen Axialschnitt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Pumpe bzw. eine abge- wandelte Ausführungsform eines Bestandteiles dieser Pumpe.
Fig. ll und 12 zeigen in einem schematischen Axialschnitt eine erfindungsgemässe doppelte Einspritz- pumpe und eine Ausführungsabwandlung eines Bestandteiles derselben.
Alle auf der Zeichnung dargestellten Pumpen sind mit einer hin- und hergehenden Bewegung arbei- tende selbstregelnde Pumpen zur Speisung der Einspritzdüse oder der Einspritzdüse eines Verbrennungsmo- tors mit Brennstoff.
Die Pumpe enthält einen Hauptzylinder 1, in dem ein Hauptkolben 2 arbeitet, der auf beliebige
Weise von der Welle des Motors angetrieben wird, an dem die Pumpe angebracht ist, um den Brennstoff in den oder die Zylinder des Motors einzuspritzen. Der Antrieb des Kolbens 2 kann z. B. mittels eines nicht dargestellten Nockens erfolgen.
Von dem Kolben 2 wird eine Öffnung 3 gesteuert, durch welche die Speiseleitung 4 in den Zylinder 1 der Pumpe mündet.
Ferner weist die Pumpe einen Hilfskolben (Pendelkörper) 5 auf, der in einem Hilfszylinder 6 beweg- lich ist und diesen in zwei Abteilungen 6a und 6b unterteilt.
Wenn der Kolben 2 auf die weiter unten erläuterte Weise während seines Förderhubes (Aufwärtshub)
Brennstoff in die Abteilung 6a fördert, bewegt sich der Pendelkörper 5 unter Zusammendrückung einer in der Abteilung 6b des Zylinders 6 angeordneten Rückholfeder 7 nach oben. Die Aufwärtsbewegung des Pen- delkörpers hörtauf, wenn dieser die Abteilung 6a mi einem Auslasskanal 8 in Verbindung setzt.
An die Abteilung 6b ist die mit einem Rückschlagventil 10 versehene Förderleitung 9 angeschlossen.
Ferner sind die beiden Abteilungen 6a und 6b miteinander durch einen Kanal 11 verbunden, der wenig- stens eine Drosselstelle aufweist, um die Strömung der Flüssigkeit durch diesen Kanal zu bremsen, die von dem Pendelkörper 5 aus der Abteilung 6a in die Abteilung 6b übergeführt wird, wenn dieser unter der
Einwirkung einer Rückholfeder 7 seinen Rückgang (Abwärtshub) ausführt. Dieser Rückgang erfolgt in dem
Zeitraum zwischen dem Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 (Ansaugehub) und dem Beginn seines darauffolgenden Förderhubes.
Die Einrichtungen zur Herstellung der in dem Kanal 11 zur Bremsung der Strömung des Brennstoffes durch diesen Kanal vorgesehenen Drosselstelle sind erfindungsgemäss so ausgebildet, dass der Querschnitt dieser Drosselstelle sich wenigstens in einem gewissen Geschwindigkeitsbereich in Abhängigkeit von der
Antriebsgeschwindigkeit des Kolbens 2 der Pumpe oder einer entsprechenden Geschwindigkeit ändert, z. B. der Drehzahl der Welle des Motors, an dem die Pumpe angebracht ist, oder einer aus der Drehzahl dieser
Welle abgeleiteten Geschwindigkeit. Hiefür ist in dem Kanal 11 ein Schieber 12 vorgesehen, der axial entgegen einer z.
B. durch eine Feder 13 erzeugten Riickholkraft verstellt werden kann und eine Nut 14 oder einen Kanal 14a (Fig. 3) aufweist, die durch ihr Zusammenwirken mit dem Querschnitt des Kanals 11 einen freien Durchlass bestimmen, dessen Querschnitt 14b umso kleiner ist, je mehr der Schieber 12 nach oben verstellt ist.
Dem Querschnitt des freien Durchlasses 14b können verschiedene Anfangswerte mittels eines einstell- baren Anschlages 15 gegeben werden, gegen den der Schieber 12 durch die Rückholfeder 13 gedrückt wird, deren Anfangsdruck mittels einer Schraube 16 eingestellt werden kann.
Auf Fig. l ist der Anschlag 15 in seiner am weitesten zurückgezogenen Stellung dargestellt, in der die Nut 14 den Kanal 11 vollständig öffnet, so dass in dieser Stellung keine Drosselstelle an dem Kanal 11 auftritt.
Zur Drosselung des Kanals 11 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors wird der Schieber 12 durch eine Kraft verstellt, deren Grösse von der Drehzahl abhängt und z. B. durch einen Drehzahlregler erzeugt wird. Es können verschiedene Gesetzmässigkeiten zur Veränderung des gedrosselten Querschnittes in Ab- hängigkeit von der Drehzahl hergestellt werden, im allgemeinen nimmt jedoch dieser Querschnitt ab, wenn die Drehzahl zunimmt.
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Bei der in Fig. l dargestellten Vorrichtung wird die mit der Drehzahl veränderliche Kraft zur Verschiebung des Schiebers 12 entgegen der Rückholfeder 13-wobei diese Verschiebung des Schiebers eine Abnahme des gedrosselten Querschnittes des Kanals 11 in Abhängigkeit von der Drehzahl bewirkt-durch den Druck einer Flüssigkeit, z. B. Öl, geliefert, das von einer ständig arbeitenden volumetrischen Pum-
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Auslass aufweist, der durch eine von einer Stellschraube 20 getragene Ventilnadel 19 regelbar ist, so dass der Förderdruck der Zahnradpumpe 17 mit der Drehzahl derselben zunimmt, wobei bekanntlich der Druckanstieg schneller als der Anstieg der Drehzahl selbst erfolgt.
Der in der Leitung 18 herrschende Druck wird mittels eines Kanals 21 unter das untere Ende des Schiebers 12 geleitet.
Wie bereits oben ausgeführt, soll der Hauptkolben 2 der Pumpe den Brennstoff in die Abteilung 6a des Zylinders 6 fördern und hiedurch die Aufwärtsbewegung des Pendelkörpers 5 in seinem Zylinder bewirken, die gleiche Flüssigkeit soll jedoch durch die Abwärtsbewegung des Pendelkörpers durch den Kanal 11 in die Abteilung 6b übergeführt werden. Zur Erzielung dieser Bewegungen der Flüssigkeit steuert ein Steuerglied (oder Verschlussglied) 22, das den Kanal 11 während der Aufwärtsbewegung des Hauptkolbens 2 schliesst und ihn während der Abwärtsbewegung des gleichen Kolbens öffnet, ausserdem gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung den Kanal 23, der das Innere des Zylinders 1 mit der Abteilung 6a des Hilfszylinders 6 verbindet.
Hiefür hat das Steuerglied 22 die Form eines Schiebers, dessen unterer, als Kolben ausgebildeter Teil in einer Verbreiterung 23a des gekröpften Kanals 23 angeordnet ist. Eine Feder 24 sucht den Schieber 22 in der unteren Stellung zu halten, in der er an einem Anschlag anliegt, der durch eine Schulter 23b an dem unteren Ende der Verbreiterung 23a des Kanals 23 gebildet werden kann. Wenn der Schieber 22 an dieser Schulter anliegt, öffnet seine Nut 22a den Kanal 11 vollständig. In der gleichen Stellung schliesst der Schieber 22 den in die Abteilung 6a mündenden Zweig des Kanals 23. Gegebenenfalls kann in diesem Zweig noch ein Rückschlagventil 25 angeordnet werden. Dieses Ventil ist jedoch infolge der von dem Schieber 22 auf den Kanal 23 ausgeübten Steuerwirkung nicht unbedingt erforderlich.
Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung kann dieses Steuerglied (oder Verschlussglied) 22 auch als Drosselglied für den Kanal 11 dienen.
Hiefür ist ein mittels einer Schraube 27 einstellbarer Anschlag 26 vorgesehen, der gestattet, den Schieber 22 mehr oder weniger über die Schulter 23b anzuheben, so dass die Nut 22a des Schiebers 22 den Kanal 11 nur teilweise öffnet, wenn der Schieber 22 durch die Feder 24 gegen diesen einstellbaren Anschlag 26 gedrückt wird.
Bei der auf Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der als festes aber einstellbares Drosselglied ausgebildete Schieber 22 mit dem Drosselglied 12 in Reihe geschaltet, dessen Wirkung von der Geschwindigkeit abhängt. Der in der oben beschriebenen Weise als einstellbares Drosselglied ausgebildete Schieber 22 kann jedoch auch dann benutzt werden, wenn der Kanal 11 kein anderes Drosselglied aufweist.
Die Arbeitsweise der auf Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist folgende :
Der Hauptkolben 2 der Pumpe bewirkt, nachdem er bei seinem Aufwärtshub die Öffnung 3 der Speiseleitung 4 geschlossen hat, zunächst die Verschiebung des Schiebers 22 nach oben, so dass dieser den Kanal 11 schliesst und die beiden vor und hinter ihm liegenden Zweige des Kanals 23 miteinander in Verbindung setzt. Infolgedessen fördert der Kolben 2 nach der Öffnung des Kanals 23 im weiteren Verlauf seines Aufwärtshubes Brennstoff in die Abteilung 6a des Zylinders 6 und bewirkt die Aufwärtsbewegung des Pendelkörpers 5 in diesem Zylinder, bis er den Auslasskanal 8 freilegt.
Die Aufwärtsbewegung des Pendelkörpers 5 erzeugt gleichzeitig die Förderung des in der Abteilung 6b befindlichen Brennstoffes durch die Förderleitung 9 der Pumpe zu der Einspritzdüse oder einer der Einspritzdüsen des Motors, an dem die Pumpe angebracht ist. Sobald der Kolben 2 seinen Abwärtshub beginnt, fällt der Schieber 22 auf seinen, seine untere Stellung bestimmenden Anschlag zurück, d. h. entweder auf die Schulter 23b oder auf den Anschlag 26, und der in dem Zylinder 6 unter der Einwirkung der Rückholfeder 7 abwärtsgehende Pendelkörper 5 überführt den sich in der Abteilung 6a befindenden Brennstoff durch den Kanal 11 in die Abteilung 6b des Zylinders 6.
Wenn der Schieber 22 und/oder der Schieber 12 durch den Anschlag 26 bzw. den Anschlag 15 in einer Stellung angehalten werden, in der die Nut 22a und/oder die Nut 14 eine Drosselung des Kanals 11 erzeugen, wird diese Überführung und somit die Bewegung des Pendelkörpers 5 unabhängig von der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe oder der Geschwindigkeit des Motors, an dem diese angebracht ist, gebremst.
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Selbst wenn jedoch die Anschläge 26 und 15soweit zurückgezogen sind, dass der Kanal 11 von den Schiebern 22 und 12 vollständig geöffnet wird, wenn sich diese in ihrer untersten Stellung befinden, beginnt der Kanal 11 von dem Schieber 12 von einer bestimmten Geschwindigkeit des die Pumpe 17 antreibenden Motors an gedrosselt zu werden. Diese Geschwindigkeit hängt einerseits von der Vorspannung der Feder 13 und anderseits von dem durch die Ventilnadel 19 regelbaren Auslass ab, da von dieser Geschwindigkeit an der Druck in dem Kanal 18 so gross wird, dass er für die Verstellung des Schiebers nach oben und somit zur Erzeugung einer Drosselung im Kanal 11 unter gleichzeitiger Zusammendrückung der Feder 13 ausreicht.
Je mehr die Geschwindigkeit des Motors zunimmt, umso kleiner wird der Querschnitt der durch den Schieber 12 erzeugten Drosselung und kann den Wert Null erreichen, was dem Aufhören jeder Überführung von Brennstoff aus der Abteilung 6. 1 in die Abteilung 6b und somit dem Aufhören einer Brennstoff örderung zu der Einspritzdüse oder den Einspritzdüsen des Motors entspricht.
Bevor jedoch das vollständige Aufhören der Förderung auftritt, wird durch die von der Drosselstelle oder den Drosselstellen des Kanals 11 ausgeübte Bremsung ein sogenannter"Flüssigkeitsanschlag"erzeugt, der die aus der Abteilung 6a in die Abteilung 6b übergeführte Menge und somit die je Pumpenhub eingespritzte Menge verringert, wie dies auch in der österr. Patentschrift Nr. 207621 beschrieben ist.
Da erfindungsgemäss der gedrosselte Querschnitt 14b (Fig. 3) des Kanals 11 nicht konstant ist, sondern von einer gewissen Geschwindigkeit an abnimmt, wirken zwei Faktoren zusammen, um eine schnelle Bildung des Flüssigkeitsanschlages und somit eine schnelle Verringerung der in die Abteilung 6b übergeführten Flüssigkeit zu erzeugen, sobald die Geschwindigkeit des Motors genügend gross wird, um den Schieber 12 in der Richtung einer Vergrösserung der Drosselwirkung zu verschieben. Diese beiden Faktoren sind einerseits die Beschleunigung der Geschwindigkeit des Hauptkolbens 2 infolge der Zunahme der Geschwindigkeit des Motors und anderseits die Verlangsamung der Abwärtsbewegung des Pendelkörpers 5 infolge der durch die verstärkte Drosselung des Kanals 11 bedingten Vergrösserung der Bremsung.
Man erhält hiedurch eine sehr feine Regelung und die Gewissheit, dass der Motor niemals eine vorausbestimmte Grenzgeschwindigkeit überschreitet.
Gemäss einer andern Ausführungsform der auf Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird der Schieber 12 nicht durch einen hydraulischen Regler gesteuert, sondern durch einen nicht dargestellten mechanischen Regler, der z. B. über eine Zahnstange 28 ein Zahnrad 29 betätigt, das an dem freien Ende der den Anschlag 15 tragenden Schraube befestigt ist (s. Fig. 2). Die über den Anschlag 15 erfolgende Wirkung des Reglers entspricht genau der Wirkung des oben beschriebenen hydraulischen Reglers.
Um die Gesetzmässigkeit, gemäss welcher der Querschnitt der durch die Verstellung des Schiebers 12 bewirkten Drosselung veränderlich ist, jedem Sonderfall anpassen zu können, erfolgt gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung die Drosselung des Kanals 11 nicht durch einen mit einer Nut versehenen Schieber, sondern durch einen Schieber, in dem ein diesen durchdringender Querkanal 14a (Fig. 3) angebracht ist, so dass einander zugeordnete Öffnungen entstehen, die durch ihre mehr oder weniger vollständige gegenseitige Überdeckung die Drosselung bewirken.
Auf Fig. 3 ist angenommen, dass die beiden miteinander zusammenwirkenden Kanäle dreieckige Querschnitte haben. Bei der auf Fig. 3 angegebenen Stellung dieser Kanäle hat der freie Querschnitt 14b der Drosselstelle die Form eines Rhombus. Natürlich können die miteinander zusammenwirkenden Querschnitte und Öffnungen des Kanals 11 und des Querkanals des Schiebers 12 eine beliebige andere geeignete Form erhalten, z. B. die Form eines Halbkreises, eines Rechteckes usw.
Bei der auf Fig. l dargestellten Pumpe weist der den Schieber 12 steuernde hydraulische Regler einen festen, wenn auch einstellbaren Auslass auf. Häufig ist es jedoch zweckmässig, diesen Auslass selbsttätig in Abhängigkeit von einem Faktor zu verändern, von dem die von der Pumpe geförderte Brennstoffmenge abhängt. Dieser Faktor kann auch die Geschwindigkeit des Motors sein, an dem die Pumpe angebracht ist, d. h. die Geschwindigkeit, die auch die Geschwindigkeit der dem hydraulischen Regler angehörenden Pumpe 17 bestimmt.
So wird gemäss Fig. 4 ein in den Abschnitt 21a des Kanals 21 eingeschalteter Schieber 124 durch den in der Förderleitung 18 der Pumpe 17 herrschenden Druck verstellt. Hiefür ist diese Leitung 18 durch einen Kanal 130 mit dem Zylinder verbunden, in dem sich der Schieber 124 verstellt. Zur Herstellung und Ver- änderung des Auslasses in dem Abschnitt 21a ist der Schieber 124 mit einer Nut 124a versehen.
Der Schieber 124 wird durch eine Rückholfeder 125 in seiner durch seine Anlage an einem Anschlag 127 bestimmten Ruhestellung gehalten.
Bei einer Ausführungsform, die nicht der auf Fig. 4 dargestellten entspricht, ist die Nut 124a so an dem Schieber 124 angeordnet, dass dieser, sobald er sich entgegen dem Druck der Feder 125 anzuheben beginnt, den freien Querschnitt des Auslasses umso stärker verringert, je mehr der Förderdruck der Pumpe 17 zunimmt. Bei dieser Ausführungsform besteht eine gewisse Gefahr t iner Überregelung, da die
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Zunahme des Druckes in der Leitung 18 eine Abnahme des Auslasses bewirkt, was eine neue Drucksteigerung in der Leitung 18 zur Folge hat, usf. Es kann dann vorkommen, dass die Berichtigung der Förderleistung der Pumpe schneller erfolgt, als die Änderung des Betriebszustandes des Motors, so dass die Schieber 124 und 12 eine periodische Bewegung ausführen.
Um dies zu vermeiden, können Einrichtungen vorgesehen werden, um die Verstellungen der Schieber 124 und/oder 12 zu begrenzen, indem vorzugsweise eine Drosselstelle in dem Kanal 130 und/oder eine Drosselstelle in dem Kanal 21 vorgesehen wird, wobei diese Drosselstellen gleich oder verschieden sein können. Ferner können die Schieber mit Dämpfern in Form von Dämpfertöpfen versehen werden. Alle diese Einrichtungen mildern die Übertragung der plötzlichen Druckschwankungen auf die betreffenden Schieber.
Schliesslich kann auch die Arbeitsweise des Reglers gewissen praktischen Fällen dadurch angepasst werden, dass der Schieber 124 mit einander zugeordneten Querschnitten der beispielshalber auf Fig. 6,7 oder 8 dargestellten Art versehen wird. Der Schieber 124 besitzt dann an Stelle der Nut 124a einen dreieckigen, rechteckigen, halbkreisförmigen oder anders geformten Durchlass 124b, der mit dem Abschnitt 21a zusammenwirkt, der einen entsprechenden Querschnitt hat.
Bei der obigen Ausführungsform, bei der die Zunahme der Geschwindigkeit eine Verkleinerung des Auslasses bewirkt, wird jedenfalls bei zunehmender Geschwindigkeit eine Verbesserung der Feinheit der Regelung erhalten. Unter Feinheit ist hier der Kehrwert des Verhältnisses zwischen der als Regelfaktor dienenden, in Drehzahlen ausgedrückten Augenblicksgeschwindigkeit und der ebenfalls in Drehzahlen ausgedrückten Änderung, die diese Geschwindigkeit erfährt, um die gewünschte Regelwirkung zu erhalten, zu verstehen.
In gewissen Fällen ist es zweckmässig, eine Feinheit zu erhalten, die bei allen Werten der Geschwindigkeit oder wenigstens in einem weiten Geschwindigkeitsbereich wenigstens angenähert konstant bleibt.
Die auf Fig. 4 dargestellte Ausführungsform gestattet, dies wenigstens angenähert zu erreichen.
Der auf Fig. 4 dargestellte Regler weist die Eigentümlichkeit auf, dass die Zunahme der Geschwindigkeit nicht eine Verkleinerung des durch den Schieber 124 gesteuerten Auslasses bewirkt, sondern im Gegenteil eine Vergrösserung desselben.
Auf diesem Regler ist die Nut 124a angeordnet, dass der Auslass den kleinsten Querschnitt hat, wenn sich der Schieber in der Ruhestellung befindet, d. h. wenn ihn die Feder 125 gegen einen festen Anschlag 127 drückt, wogegen der Querschnitt des durch die Nut 124a hergestellten Auslasses umso mehr zunimmt, je weiter der Druck in der Förderleitung 18 den Schieber 124 von dem Anschlag 127 abhebt. Ein Anschlag 143 begrenzt die Aufwärtsbewegung des Schiebers 124, um zu verhindern, dass der Auslass an dem Abschnitt 21a wieder abnimmt, nachdem die Nut 124a die Stellung der grössten Öffnung des Auslasses erreicht hat.
Es ist noch zu bemerken, dass bei der auf Fig. 4 dargestellten Pumpe der Zylinder 1 unmittelbar mit der Abteilung 6a des Hilfszylinders 6 über einen mit einem Rückschlagventil 133 versehenen Kanal 132 in Verbindung steht.
Wenn die Drosselstelle 124a mit der Geschwindigkeit wirksamer werden soll, wobei jedoch der Schieber 124 stabile Stellungen einnehmen, soll, kann die auf Fig. 5 dargestellte Lösung benutzt werden, die es gestattet, eine ganz beliebige vorausbestimmt Gesetzmässigkeit für die Veränderung des Druckes zu erhalten, der den Schieber 124 betätigt, der den an der Förderleitung 18 der Pumpe 17 vorgesehenen Auslass steuert.
Bei dieser Lösung wirkt auf den Schieber 124 nicht der Druck in der Förderleitung 18 sondern der Druck in der Förderleitung 144 einer zweiten volumetrischen Gleichflusspumpe 145, die von der Pumpe 17 unabhängig ist und mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die gleich der der Pumpe 17 oder zu dieser proportional ist. Wenn sich daher der Schieber 124 infolge einer Zunahme des Druckes in der Förderleitung 144 verstellt, vergrössert er den in der Förderleitung 18 und in dem Zweig 21 herrschenden Druck, aber nicht den auf ihn selbst wirkenden Druck.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 5 gestattet auch, den Druck in der Förderleitung 144 durch einen Schieber 146 zu steuern, der einen Auslass in dem Abschnitt 144a der Leitung 144 steuert und in Abhängigkeit von einem beliebigen Faktor verstellbar ist, der die Geschwindigkeit oder der Atmosphärendruck, die Temperatur usw. sein kann.
Bei der auf Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird der Schieber 146 entgegen einer Rückholfeder 147 durch den Druck eines Druckmittels verstellt, das in die Förderleitung 148 durch eine Gleichflusspumpe 149 gefördert wird, wobei der Druck in der Leitung 148 durch einen mittels einer Kömerschraube 151 einstellbaren Auslass 150 einstellbar ist. Die Kraft der Feder 147 kann mittels einer Schraube 152 eingestellt werden.
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Die Pumpe 149 mit ihrer Förderleitung 148 und ihrem Auslass 150 kann dann durch eine Kammer ersetzt werden, die mit einem auf den Schieber 146 wirkenden Druckmittel gefüllt ist, und deren Volumen sich in Abhängigkeit von einem in die Regelung einzuführenden Parameter ändert. Diese Kammer kann durch eine Kapsel gebildet werden, die z. B. eine Barometerkapsel ist, die eine Höhenberichtigung oder eine Berichtigung einführt, die von dem in der Leitung des Motors, an dem die Einspritzpumpe und ihr Regler angebracht ist, herrschenden Unterdruck abhängt. Es werden dann zweckmässig einander zugeordnete Querschnitte der z. B. auf Fig. 6, 7 und 8 dargestellten Art benutzt.
Eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Pumpe ist auf Fig. 9 dargestellt. Ein Merkmal dieser Pumpe besteht darin, dass zum Schutz der in dem Kanal 11 vorgesehenen und mit e bezeichneten regelbaren Drosselstelle gegen die hohen Drücke, die in den Abteilungen 6a und 6b während des Förderhubes des Kolbens 2 der Pumpe herrschen, Verschlusseinrichtungen nicht nur in dem von der Abteilung 6a zu der Drosselstelle e führenden Zweig (oder Abschnitt) des Kanals 11, sondern auch in dem von der Abteilung 6b zu der Drosselstelle e führenden Zweig (oder Abschnitt) vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von der Bewegung des Hauptkolbens 2 so gesteuert werden, dass die beiden obigen Zweige des Kanals 11 während des Förderhubes des Hauptkolbens geschlossen sind und sich erst während des Ansaugehubes desselben öffnen.
Die gleichzeitige Schliessung der beiden Zweige des Kanals 11 erfolgt vorzugsweise durch einen einzigen Teil, der zweckmässig die Form eines Schiebers 30 mit zwei Nuten 30a und 30b hat, die gegebenenfalls durch durchgehende Löcher ersetzt werden können. Diese Nuten oder Löcher sind an solchen Stellen an dem Schieber 30 angeordnet, dass sie die beiden Zweige des Kanals 11 öffnen, wenn sich der Schieber 30 in seiner untersten Stellung befindet, die z. B. durch die Andrückung eines an dem Schieber 30 befestigten Anschlages 31 an eine Wand 32 durch eine Rückholfeder 33 bestimmt ist. Ferner wird zweckmässig durch den gleichen Schieber 30 ein Kanal 23 gesteuert, der den Zylinder 1 der Pumpe mit der Abteilung 6a verbindet. Das in der Leitung 23 vorgesehene Rückschlagventil 25 ist nicht unbedingt erforderlich.
Wenn der Schieber 30 so weit nach oben verschoben wird, dass sich ein anderer an dem Schieber 30 befestigter Anschlag 34 gegen einen festen Anschlag 35 legt, schliesst der Schieber die beiden Zweige des Kanals 11 und öffnet die Verbindung zwischen dem Zylinder 1 und dem Kanal 23. Diese Bewegung erfolgt zu Beginn des Förderhubes des Kolbens 2 und kann durch die von diesem Kolben 2 geförderte Flüssigkeit erzeugt werden, die auf die Seite 30c des Schiebers 30 wirkt. Die Rückkehr des Schiebers 30 in die auf Fig. 2 dargestellte Stellung erfolgt zu Beginn des Abwärtshubes des Kolbens 2 unter der Einwirkung der Feder 33.
Die Drosselstelle e mit veränderlichem Querschnitt wird zwischen einem festen Teil und einem beweglichen Teil gebildet. Einer dieser Teile, u. zw. vorzugsweise der bewegliche Teil, weist gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung eine Kegelfläche mit geradliniger oder gebogener (konvexer oder konkaver) Mantellinie an der Stelle auf, an der dieser Teil mit dem andern Teil zur Bildung der Drosselstelle zusammenwirkt.
Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform befindet sich die Kegelfläche 36 auf einem Schieber 37, an dem sie einen Teil des Bodens einer an dem Schieber angebrachten Nut 38 bildet. Der andere mit 39 bezeichnete Teil des Bodens kann durch einen Zylinder gebildet werden, dessen Durchmesser gleich dem kleinsten Durchmesser der Kegelfläche 36 ist, damit die Flüssigkeit, welche die Drosselstelle e durchströmt hat, durch eine Öffnung f in den zu der Abteilung 6b des Zylinders 6 führenden Zweig des Kanals 11 eintreten kann. Der Schieber 37 ist in einem Zylinder 41 verschieblich, der in dem Pumpenkörper ausgebildet ist und auf der Höhe der Nut 38 des Kolbens eine torische Kammer 42 aufweist, die eine obere Kante 42a bildet, die den andern Teil darstellt, der durch Zusammenwirken mit der Kegelfläche 36 die betreffende Drosselstelle bestimmt.
Der mit der Abteilung 6a in Verbindung stehende Zweig des Kanals 11 mündet in diese torische Kammer 42.
Offenbar hängt der freie Querschnitt der Drosselstelle e von der axialen Stellung des Schiebers 37 gegenüber der festen Kante 42a ab. Wenn man der Mantellinie der Kegelfläche 36 eine geradlinige oder gebogene (konvexe oder konkave) Form gibt, kann man ganz verschiedene Gesetzmässigkeiten für die Veränderung des freien Querschnittes der Drosselstelle e in Abhängigkeit von der Änderung der axialen Stellung des Schiebers 37 erhalten. Bei der Ausbildung der Drosselstelle in der obigen Weise ist ausserdem nur ein einziger gedrosselter ringförmiger Querschnitt zwischen den beiden vor bzw. hinter der Drosselstelle mündenden Zweigen des Kanals 11 vorhanden, was die Erzielung einer genauen vorausbestimmten Drosselwirkung erleichtert.
Eine andere Ausführungsform des Schiebers 37, bei der keine Kegelfläche, aber ebenfalls nur eine einzige Drosselstelle vorhanden ist, ist auf Fig. 10 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform liegen die
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beiden in den Zylinder 41 mündenden Zweige oder Abschnitte des Kanals 11 in einer Flucht, und der Schieber 37 enthält einen durchgehenden Querkanal 43, der bei der Verschiebung des Schiebers 37 nach oben eine Drosselung infolge der Verschiebung seiner Eingangsöffnung a gegenüber der Öffnung b bewirkt, mit welcher der mit der Abteilung 6a in Verbindung stehende Zweig des Kanals 11 in den Zylinder 41 mündet, wobei diese beiden Öffnungen die einander zugeordneten Öffnungen bilden und eine beliebige geeignete (kreisförmige, dreieckige, ovale usw.) Form haben können.
An dem der Eingangsöffnung a abgewendeten Ende des Kanals 43 ist dieser jedoch nach unten durch eine Nut 44 erweitert, so dass trotz der Verstellung des Schiebers 37 nach oben keine Drosselung zwischen dem Schieber und der Öffnung c auftritt, durch die der andere Zweig des Kanals 11 in den Zylinder 41 mündet.
Um wenigstens angenähert den Querdruck auszugleichen, der an der Stelle der Öffnungen a und b, wenn sich diese teilweise überdecken, auf den Schieber 37 wirkt und ihn gegen die gegenüberliegende Wand des Zylinders 41 zu drücken sucht, wird zweckmässig der vor der durch die Überdeckung der Öffnungen a und b erzeugten Drosselstelle herrschende Druck auf die dieser Drosselstelle abgewendeten Seite des Schiebers 37 zur Einwirkung gebracht. Hiefür ist an dem Schieber auf der den Öffnungen a und b abgewendeten Seite eine Ausnehmung 45 vorgesehen, die durch eine Nut 46 und eine Rille 47 mit dem Inneren des unmittelbar vor der Drosselstelle liegenden Zweiges des Kanals 11 in Verbindung steht.
Der hydraulische Druck, der in dem unteren Ende des Zylinders 41 auf den unteren Teil des Schiebers 37 wirken soll, wird, wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, ebenso wie bei den andern, oben beschriebenen Ausführungsformen durch eine Zahnradpumpe 17 erzeugt, die von dem Motor angetrieben wird, an dem die Einspritzpumpe angebracht ist. Die Förderleitung 18 mündet durch einen Zweig 21 in das untere Ende des Zylinders 41 und ist durch einen andern Auslasszweig 48 mit der Leitung verbunden, welche die von der Pumpe 18 geförderte Flüssigkeit in den Vorratsbehälter R zurückführt, aus dem die Pumpe die Flüssigkeit ansaugt. Der Querschnitt des Auslasses wird in Abhängigkeit von dieser Geschwindigkeit zweckmä- ssig so geregelt, dass der freie Querschnitt des Auslasses zunimmt, wenn die Geschwindigkeit des Motors zunimmt.
Hiefür wird einer der Teile, die durch ihr Zusammenwirken den Auslassquerschnitt in der Leitung 48 bestimmen, durch einen Schieber 49 gebildet, der durch den in der Leitung 18 herrschenden Druck so betätigt wird, dass er den Auslassquerschnitt vergrössert, wenn dieser Druck zunimmt. Auf den Schieber 49 wirkt eine Feder 50 in entgegengesetzter Richtung wie der Druck in der Leitung 18.
Die elastischen Einrichtungen zur Ausübung einer Rückholkraft auf den Schieber 37 werden zweckmässig in der auf Fig. 9 dargestellten Weise ausgebildet. Sie umfassen zwei Federn, nämlich eine Hauptfeder 51 und eine Nebenfeder 52.
Wenn der Motor still steht, wird die Wirkung der Feder 51 auf den Schieber 37 durch die Anlage der Federstütze 53 an einer Schulter 53a begrenzt, und die schwache Feder 52 drückt den Schieber 37 nach unten, bis er sich gegen einen Anschlag 54 legt. In dieser Stellung schliesst der Schieber den Kanal 11.
Wenn der Motor in Betrieb gesetzt wird, genügt der anfänglich schwache Druck in der Leitung 18, um den Schieber in die auf Fig. 9 dargestellte Stellung zu bringen, in der die Feder 52 zusammengedrückt ist und das obere Ende des Schiebers 37 an der Federstütze 53 anliegt, die in diesem Augenblick noch gegen die Schulter 53a gedrückt bleibt. In dieser Stellung hat die Drosselstelle e ihren grössten freien Querschnitt.
Wenn der Druck in der Leitung 18 infolge der Beschleunigung des Motors bis auf einen Wert steigt, der genügt, um die Feder 51 mehr oder weniger zusammenzudrücken, geht der Schieber aufwärts und verringert so den freien Querschnitt der Drosselstelle e, was das Auftreten des"Flüssigkeitsanschlages"in der Abteilung 6a des Zylinders 6 begünstigt. Wenn der Motor seine Grenzgeschwindigkeit erreicht, die er auf keinen Fall überschreiten darf, schliesst der Schieber 37 die Drosselstelle e vollständig, was die Abstellung der Brennstoffeinspritzung in den Zylinder des Motors bewirkt.
Durch Veränderung des Druckes der Feder 51 z. B. mittels einer Stellschraube 55 kann man die Grenzgeschwindigkeit, die der Motor nicht überschreiten soll, durch die selbsttätige Verringerung der ihm zugeführten Brennstoffmenge auf einen beliebigen gewünschten Wert begrenzen. Die Feinheit der Regelung kann leicht durch die Regelung der Kraft der auf den Schieber 49 wirkenden Feder 50 eingestellt werden. Man kann somit eine bei allen Geschwindigkeiten wirksame Regelung mit konstanter oder veränderlicher Feinheit erhalten.
Der Motor kann dadurch abgestellt werden, dass die Stellschraube 55 so betätigt wird, dass die Belastung der Feder 51 aufgehoben wird. Ein anderes Mittel besteht darin, den Anschlag 54 in Richtung auf das Innere des Zylinders 41 verstellbar zu machen. Durch Verstellung des Anschlages 54 nach oben, z. B. mittels eines Gestänges, das mit dem Anschlag durch einen Hebel 56 verbunden ist, kann die Drosselstelle e geschlossen und somit die Einspritzung abgestellt werden. Bei Benutzung des beweglichen Anschlages 54 zur Abstellung des Motors besteht keine Gefahr einer Verstellung der Feder 51, die auftreten würde, wenn die Abstellung durch die Entlastung dieser Feder vorgenommen würde.
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In gewissen Fällen, insbesondere bei einer grossen Zylinderzahl oder wenn die Geschwindigkeit des Motors gross ist, kann die erforderliche Zahl von Einspritzungen mittels eines einzigen in einem einzigen Zylinder 1 arbeitenden Hauptkolbens 2 nur schwer hergestellt werden. Zur Umgehung dieser Schwierigkeit werden dann zweckmässig zwei oder mehr Einheitspumpen (Zylinder 1, Kolben 2, Pendelkörper 5 usw.) benutzt, die mit einer gewissen zeitlichen Verschiebung arbeiten und der Reihe nach die Einspritzungen in die Zylinder des Motors vornehmen. Die Kolben dieser verschiedenen Einheitspumpen können durch einen einzigen Nocken oder durch mehrere Nocken betätigt werden.
Damit in diesem Fall die verschiedenen Einheitspumpen genau gleiche Förderleistungen haben, wird gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ein und dasselbe Glied zur Veränderung der Drosselstelle benutzt, die in jedem der Kanäle eingeschaltet ist, welche die Flüssigkeit während des Rückgangs des einer jeden Einheitspumpe angehörenden Pendelkörpers durchströmen muss.
Eine derartige aus zwei Einheitspumpen bestehende Vielfachpumpe ist auf Fig. 11 dargestellt. Auf dieser Figur sind die bereits auf Fig. 9 und10 dargestellten Teile mit den gleichenBezugszeichenbezeich- net, die den beiden Einheitspumpen der auf Fig. 11 dargestellten Vielfachpumpe angehörenden sind jedoch durch die Indizes 1 bzw. 2 unterschieden. Die beiden Einheitspumpen werden mit einer Phasenver- schiebung von 1800 angetrieben. Auf Fig. 11 zeigen die Pfeile x und y, dass der Kolben l. seinen Ansau-
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Regler 17,49 gesteuert werden, der dem auf Fig. 9 dargestellten entspricht.
Bei der auf Fig. 11 dargestellten Ausführungsform weist der Schieber 37 eine Trennwand 57 auf, welche die einzige, sich nicht über den ganzen Umfang des Schiebers erstreckende Nut 38 des Schiebers in zwei Teile teilt und die durch die Kanäle 111 bzw. 11z gebildeten Strömungskreise voneinander trennt.
Fig. 12 zeigt eine andere Ausführungsform dieses Schiebers. Bei dieser weist der Schieber zwei übereinanderliegende Nuten 381 und 382 auf, von denen die eine die Drosselstelle des Kanals 111 und die andere die des Kanals 112 steuert.
Die Arbeitsweise der auf Fig. 11 dargestellten Vorrichtung geht ohne weiteres aus den obigen Ausführungen hervor.
Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann die Aufwärtsbewegung oder der Hingang des Pendelkörpers 5 anstatt hydraulisch durch die von dem Hauptkolben der Pumpe geförderte Flüssigkeit auf andere Weise erzeugt werden, z. B. mechanisch.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pumpe mit hin-und hergehender Arbeitsbewegung ihres Kolbens, insbesondere zur Einspritzung des Brennstoffes in einen Motor, und mit einem die Selbstregelung der Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit von der Antriebsgeschwindigkeit derselben bewirkenden, einseitig federbelasteten, kolbenartigen Pendelkörper, der in einem Zylinder beweglich ist, dessen eines Ende einerseits mit dem Zylinder, in dem der von aussen angetriebene Pumpenkolben arbeitet, durch eine mit einem Rückschlagventil versehene Leitung verbunden ist, und anderseits mit einem Kanal in Verbindung steht, in den eine in ihrem Querschnitt veränderliche Drosselstelle eingeschaltet ist, so dass der Hingang des Pendelkörpers durch vom Pumpenkolben verdrängte Flüssigkeit bewirkt wird,
wogegen der durch die Feder erzeugte Rückgang des Pendelkörpers durch die von ihm durch die Drosselstelle hindurch geförderte Flüssigkeit gebremst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den genannten Kanal eingeschalteter, den freien Durchtrittsquerschnitt der Drosselstelle bestimmender, beweglicher Drosselkörper (12), der vorzugsweise die Form eines Schiebers hat, einerseits unter der Wirkung einer Feder (13) und anderseits unter der Wirkung eines Flüssigkeitsdruckes steht, der in der Förderleitung (18) einer volumetrischen Pumpe (17) herrscht, die mit einer der Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe proportionalen Geschwindigkeit angetrieben ist, wobei an die Förderleitung (18) eine vorzugsweise regelbare Auslassöffnung angeschlossen ist.