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Einrichtung zum Ein- und Abschalten von Arbeitsvorgängen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Einschalten und automatischen Abschalten von Arbeitsvorgängen für eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen einer Arbeitswelle, insbesondere zum
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mengenprüfung von Einspritzpumpen wird die von den Pumpenzylindern während einer bestimmten Anzahl von Hüben geförderte Brennstoffmenge in der Weise gemessen, dass die Brennstoffzufuhr zu den Messgläsern von Hand aus eingeschaltet und hierauf nach der vorbestimmten Hubzahl automatisch abgeschal- ten wird.
Dies erfolgt meist über ein Ölleitblech, das durch einen Magneten geschaltet wird. Das Ölleitblech gibt den Weg des von der zu prüfenden Pumpe über Hochdruckrohrleitungen und Prtifdüsen in Strahldämpfer geförderte und von diesen in kontinuierlichem Fluss in darunter stehende Messgläser abrinnende Prüföl frei bzw. sperrt diesen Weg ab. Die Hubzahl ist gleichbedeutend mit der Anzahl der Umdrehungen der Einspritzpumpenwelle, d. h. also der Antriebswelle des Prüfstandes und es ist zur Ermöglichung einer präzisen Prüfung erforderlich, die Anzahl der Umdrehungen der Antriebswelle, während welcher die Messung erfolgt, genau und womöglich auf Bruchteile einer Umdrehung genau einzuhalten. Da : Prüfen von Einspritzpumpen erfolgt bei vorgeschriebenen Prüfdrehzahlen der Pumpenwelle.
Ist diese eingestellt, dann wird das Einschalten des Mengenmessvorganges vorgenommen, der sich dann nach Erreichen einer bestimmten Hub- bzw. Umdrehungszahl von selbst ahschaltet. Bei bekannten Einspritzpumpenprüfständen wurden bisher zu diesem Zweck fertigbezogene Zätuschaltwerke oder Reduziergetriebe, welche beispielsweise 100 Umdrehungen der Pumpenwelle auf eine Umdrehung untersetzen, verwendet.
Solche Zählschaltwerke oder Reduziergetriebe ergeben durch die mit ihnen am Schaltvorgang beteiligten Massen Fehler von etwa 1 bis 2 Umdrehungen, falls diese veränderlichen Fehlernicht besonders kompensiert werden. Wenn die Fördermengenmessung sich über 100 Umdrehungen erstreckt, ist dieser Fehler also 1 - 20/0. Diese Ungenauigkeit ist zu gross. Es besteht ein Interesse daran, die Prüfzeit selbst möglichst kurz zu halten, um an Arbeitszeit zu sparen. Damit erhöht sich der perzentuelle Fehler. Aber auch wenn man die Prüfzeit über eine grössere Zahl von Umdrehungen erstreckt und die Wartezeit in Kauf nimmt, ist die Genauigkeit noch nicht befriedigend.
Auf jeden Fall ist praktisch mit Zählschaltwerken eine Genauigkeit auf Bruchteile von Umdrehungen nicht zu erzielen. Dies ist dadurch bedingt, dass solche Zählschaltwerke, welche nach dem Zehnersystem konstruiert sind und daher auf keinen Fall Bruchteile von Umdrehungen anzeigen können, eine einbaufertige und nicht justierbare Einheit bilden und dass daher auch eine Anpassung an die Konstruktion bzw. Besonderheiten und Toleranzen des Prüfstandes nicht möglich ist. Auch bei Verwendung von Reduktionsgetrieben ist infolge der Trägheit der rotierenden Massen eine genaue Messung nicht möglich, insbesondere wenn die Umschaltung des Ölleitbleches auf rein mechanischem Wege erfolgt, da sich hier 10C infolge der Trägheit des mechanischen Systems wesentliche Ungenauigkeiten ergeben.
Bei den bekannten Konstruktionen ist auch keine Möglichkeit vorgesehen, das Schaltwerk zu justieren, um vorhandene Ungenauigkeiten wenigstens teilweise zu eliminieren.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, die oben angeführten Nachteile zu vermeiden und eine solche Einrichtung zum Ein- und Abschalten von Arbeitsvorgängen für eine vorbestimmte Anzahl von Umdrelungen einer Antriebswelle zu schaffen, die insbesondere für Einspritzpumpenprüfstände geeignet ist und
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mit der eine exakte und präzise Messung von Einspritzpumpen durchgeführt werden kann.
Die Erfindungistim wesentlichengekennzeichnet durch ein von der Antriebswelle angetriebenes Mitnehmerrad, wobei die Verhältniszahl der Drehzahl der Antriebswelle zur Drehzahl des Mitnehmerrades grösser istals die vorbestimmte Anzahl der- Umdrehungen, über die gemessen werden soll, und eine einen elektrischen Kontakt betätigende drehbare, im Ein- und Abschaltbereich symmetrisch ausgebildete Steuerscheibe, die mit dem Mitnehmerrad während einer Umdrehung desselben kuppelbar ist und in der vom Mitnehmerrad entkuppelten Ruhestellung zwischen der die Abschaltung des Arbeitsvorganges bewirkenden Drehstellung und der die Einschaltung des Arbeitsvorganges bewirkenden Drehstellung liegt, wobei der elektrische Kontakt bezüglich der Steuerscheibe justierbar angeordnet ist.
Die erfindungsgemässe Einrichtung erlaubt die Einstellung der in Umdrehungen ausgedrückten Schalt- zeiten, u. zw. gleichwertig für beide Drehrichtungen der Prüfstandsspindel. Durch diese Einstellbarkeit ist es möglich, sämtliche den Schaltvorgang beeinflussenden mechanischen und elektrischen Verzögerungen zu eliminieren, u. zw. wieder gleichwertig für beide möglichen Drehrichtungen. Bei einer einfachen
Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, dass für die elektrische Kontaktgebung ein
Schalter vorgesehen ist, dessen Abstand von der Steuerscheibe, zweckmässig durch Ausbildung des Schal- tergehäuses mit Langlöchern für die Befestigungsschrauben, einstellbar ist.
Es hat sich gezeigt, dass eine solche Ausbildung es ermöglicht, auf Bruchteile einer Umdrehung genau die Ein-und Abschaltung vorzunehmen, so dass unter Berücksichtigung aller Verzögerungen im Mechanis- mus die Umdrehungszahl, während welcher gemessen werden soll, präzise eingehalten wird. Da die Ein- stellung betriebsmässig erfolgen kann, ist es hiebei ohne weiteres möglich, die durch die Masse der bewegten Teile sich ergebenden Verzögerungen voll und ganz ausser. Rechnung zu stellen. Dadurch, dass die
Verhältniszahl der Drehzahl der Antriebswelle zur Drehzahl des Mitnehmerrades grösser ist als die vorbestimmte Anzahl der Umdrehungen, über die zu messen ist, ergibt sich ein Drehsektor der Steuerscheibe, in dem diese in der entkuppelten Ruhestellung verbleibt, und durch diesen eine ausreichende Justiermöglichkeit.
Zweckmässig wird die Anordnung so getroffen, dass die Verhältniszahl der Drehzahl der Antriebswelle zur Drehzahl des Mitnehmerrades ungefähr um 10% grösser ist als die vorbestimmte Anzahl der Umdrehungen. Der Einfachheit halber wählt man bei einem Einspritzpumpenprüfstand zur Erleichterung der Umrechnung eine Prüfperiode von 100 Umdrehungen der Antriebswelle, die nun nahezu auf den Grad genau bestimmt werden kann. In diesem Falle wird man das Mitnehmerrad von der Antriebswelle aus mit einer Untersetzung 110 : 1 antreiben, wobei beispielsweise das Mitnehmerrad als Schneckenrad oder, Schraubenrad ausgebildet sein kann.
Die Steuerscheibe ist zweckmässig als Nockenscheibe ausgebildet. Hiebei ist eine Formgebung vorteilhaft, bei welcher der Umfang der Steuerscheibe mit dem Schalter zusammenwirkt und der kreisförmige Umfang der Steuerscheibe durch eine durch Abtrennung eines Segmentes gebildete Abflachung unterbrochen ist, wobei vorzugsweise die Bewegungsrichtung des Betätigungsorgans des Schalters in einer Radialen der Steuerscheibe liegt. Eine solche völlig symmetrische Anordnung hat den Vorteil, dass sie bei Rechts-und Linkslauf, d. h. also in beiden Drehrichtungen, völlig gleich wirkt. Bevor der Betätigungsstift des Schalters auf den kreisförmigen Umfang aufläuft, wird der Schalter geschlossen und sobald der Betätigungsstift nach nahezu einer Umdrehung der Steuerscheibe wieder auf die Abflachung gelangt, wird der Schalter geöffnet.
Die Grösse der Abflachung ergibt etwa den justierbaren Bereich. An welchen Stellen der Abflachung Schliessen und Öffnen des Schalters erfolgt, kann genau eingestellt werden und es hat hiebei die ebene Abflachung der Steuerscheibe den Vorteil, dass eine genaue Symmetrie der Schaltung leicht erreicht wird, und dass ; in den Bereichen, in denen die Abflachung in den kreisförmigen Umfang übergeht, eine Verdrehung der Steuerscheibe um den Bruchteil eines Grades bereits einen merklichen Hub ergibt. Es kann aber auch die Scheibe mit einer Nockenerhebung ausgebildet sein.
Es ist dabei gleichgültig, ob der Anhub des : Schalterstiftes das Öffnen oder Schliessen des Schaltstromkreises bewirkt, d. h. ob dem Einschalten des Arbeitsvorganges bzw. der Prüfperiode das Einschalten des Schaltstromes oder die Unterbrechung des SchÅaltstromes entspricht. Welche Variante gewählt wird, hängt nur von der Schaltung der elektrischen Steuerung ab, gegebenenfalls kann auch ein Axialnocken Verwendung finden.
Zweckmässig ist die Steuerscheibe in der Ruhestellung durch eine Rast, u. zw. vorzugsweise durch eine federnde Rast, blockiert, so dass jederzeit von der Ruhestellung ausgehend, die Prüfung vorgenommen werdenkann und die Ausgangslage der Steuerscheibe mit Sicherheit vorbestimmt ist. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung ist mit der Steuerscheibe ein Mitnehmerstift verbunden, wobei das Mitnehmerrad wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, Ausnehmungen für den Eingriff des Mitnehmer-
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stiftes aufweist, deren Erstreckung in der Umfangsrichtung grösser ist als der Durchmesser des Mitnehmer- stiftes.
Dieser Mitnehmerstift wird unter Zwischenschaltung einer Feder gegen das Mitnehmerrad gedrückt und schnappt in die betreffende Ausnehmung des Mitnehmetrades ein, wobei infolge der grösseren Erstrek- kung dieser Ausnehmung in der Umfangsrichtung die nötige Zeitspanne für das Einschnappen des stillste- henden Mitnehmerstiftes in die Ausnehmung des sich ständig drehenden Mitnehmerrades ergibt. Mehrere gleiche Ausnehmungen sind deshalb zweckmässig, um die Wartezeit zu verringern.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen betreffend einen Einspritz- pumpenprüfstand schematisch erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch die Betätigung der Prüfeinrichtung. Fig. 2 zeigt eine Steuerscheibe mit dem
Schalter. Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Steuerscheibe als Axialnocken. Fig. 4 und
5 zeigen den Antriebsmechanismus der Steuerscheibe im Spindelkasten des Prüfstandes, wobei Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 5 und Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4 darstellt.
Fig. 6 zeigt ein Detail.
In Fig. 1 stellen die Kreise 1 die Messgläser für die Prüfung einer sechsstelligen Einspritzpumpe in der
Draufsicht dar. Oberhalb dieser Messgläser ist ein Ablenkblech 2 angeordnet, das durch eine Feder 3 nach rechts gezogen wird. Die aus den den Prüfdüsen nachgeschalteten Strahldämpfern fliessenden Brennstoff- stromfäden treffen auf das schräggestellte Ablenkblech (Ölleitblech) 2 auf und werden in eine Sammelrinne 4 abgeleitet.
Bei Beginn der Prüfung wird nun die Wicklung 5 eines Hubmagneten 6 unter Strom gesetzt, der Hub- magnet 6 zieht das Ablenkblech 2 nach links und Durchbrechungen 7 in diesem Ablenkblech 2 geben den
Zufluss zu den Messgläsern frei. Sobald die Stromzufuhr zur Wicklung 5 des Hubmagneten 6 unterbrochen wird, ziehtdie Feder wieder das Ablenkblech 2 in die dargestellte Ausgangsstellung zurück und die Brenn- stoffzufuhr zu den Messgläsern 1 wird unterbrochen. Es soll nun während einer genau bestimmten Umdre- hungszahl der Pumpenwelle, beispielsweise während genau 100 Umdrehungen, der Brennstoff in die Mess- gläser 1 zum Zwecke der Prüfung geleitet werden. Die-Ein-und Ausschaltung des Hubmagneten erfolgt durch einen Schalter 8, dessen Schaltstift 9 mit dem Umfang einer Steuerscheibe 10 zusammenwirkt.
Die
Steuerscheibe 10 weist im Bereich 11 einen kreisförmigen Umfang auf und ferner eine durch Abtrennung eines Segmentes gebildete ebene Abflachung 12.
Inder in Fig. 1 dargestellten Stellung ist der Schalter geöffnet. Sobald bei einer Drehung der Steuerscheibe 10 nach rechts oder nach links der Betätigungsstift 9 des Schalters 8 auf die Abflachung 12 aufläuft, wird der Schalter geschlossen, wodurch der Brennstoff zufluss zu den Messgläsern 1 freigegeben wird, und der Schalter bleibt so lange geschlossen, bis nach dem grössten Teil einer Umdrehung der Steuerscheibe 10 der Schaltstift 9 wieder auf der Abflachung 12 abläuft, worauf dann durch Öffnen des Schalters die Brennstoffzufuhr zu den Messgläsern 1 wieder unterbrochen wird. Fig.2 zeigt nun die Steuerscheibe 10 und den Schalter 8 in grösserem Massstab. Es wird angenommen, dass die Steuerscheibe 10 von der Antriebswelle des Prüfstandes mit einem Untersetzungsverhältnis von 110 : 1 angetrieben ist.
Dies erfolgt durch ein Schneckenrad mit 110 Zähnen, das mit einer eingängigen Schnecke an der Antriebswelle in Eingriff steht. Die Prüfung soll während genau 100 Umdrehungen erfolgen. Dies bedeutet, dass der Schalter 8 während genau 100 Umdrehungen der Antriebswelle geschlossen bleiben muss und nach Vollendung der hundertsten Umdrehung wieder geöffnet werden muss. In der voll ausgezeichneten Stellung befindet sich die Steuerscheibe in der Ruhestellung. Bei einer Drehung im Uhrzeigersinn läuft nun die Abflachung 12 der Steuerscheibe auf den Betätigungsstift 9 des Schalters 8 auf und in der strichpunktiert dargestellten Stellung 12'der Abflachung 12 wird der Schalter geschlossen.
Während der Berührung mit dem kreisförmigen Umfangsteil 11 der Steuerscheibe 10 bleibt der Schalter 8 geschlossen, bis die Abflachung vor Erreichung einer vollen Umdrehung der Steuerscheibe 10 in die Stellung 12"gelangt, in welcher Stellung der Schalter wieder geöffnet wird. Der Schalter bleibt somit während eines Umdrehungswinkel IX geschlossen, der genau 100 Umdrehungen der Antriebsscheibe entsprechen soll. Um dies zu erreichen, ist der Schalter 8 mit Langlöchern 13 ausgebildet und durch Lösen der Schrauben 14 verschiebbar, so dass sein Abstand von der Steuerscheibe 10 verändert werden kann. Wie die Zeichnung zeigt, liegt das Schaltmoment bei einer Stellung der Abflachung, in der eine geringfügige Verdrehung der Steuerscheibe bereits einen verhältnismässig grossen Hub ergibt, so dass die Einstellung genau erfolgen kann.
Da die Anordnung völlig symmetrisch ist, treten bei Rechts-und Linkslauf genau die gleichen Verhältnisse auf, und die Präzision ist somit bei Rechts- und Linkslauf genau die gleiche.
Fig. 3 zeigt eine Variante, bei der an Stelle der mit einer Abflachung versehenen Steuerscheibe gemäss Fig. 2 eine Axialnockenscheibe 17 vorgesehen ist, die eine Nockenerhebung 15 mit symmetrischen Flanken 16 aufweist. Die Anzahl der Umdrehungen ist ebenso gewählt wie bei dem Beispiel nach Fig. 2.
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Der Abstand des Schalters 8 von der Axialnockenscheibe ist wieder durch Festspannung in Langlöchern 13 einstellbar, und es werden die Punkte, an denen der Betätigungsstift 9 beim Auflaufen auf die Flanke 16 den Schalter schliesst und beim Ablaufen von der andern Flanke 16 den Schalter öffnet, in analoger Weise eingestellt wie bei dem Beispiel nach Fig. 2.
Auch diese Anordnung ist völlig symmetrisch und ermög- licht in beiden Drehrichtungen die Einschaltung der Brennstoffzufuhr zu den Messgläsern 1 über eine ge- naue Anzahl von Umdrehungen der Antriebswelle. Der Unterschied besteht hier nur darin, dass in der Ru- hestellung der Betätigungsstift 9 des Schalters genau auf der Nockenerhebung 15 liegt und daher in der
Ruhestellung der Schalter geschlossen ist. Die Anordnung nach Fig. l muss daher hier verkehrt getroffen werden, d. h., es muss die Feder 3 das Ablenkblech 2 in diejenige Stellung ziehen, in der die Brennstoff- strahlen in die Messgläser 1 gelangen, wogegen der eingeschaltete Hubmagnet 6 die Brennstoffzufuhr un- terbricht.
IndenFig. 4, 5 und 6 ist nun die mechanische Anordnung zur Einschaltung der Steuerscheibe 10 wäh- rend einer Umdrehung erläutert. Auf einer gemeinsamen Welle 17 sitzt die Steuerscheibe 10, das MitnehmerrÅad 18 und eine einen Mitnehmerstift 19 tragende Scheibe 20. Die Steuerscheibe 10 ist auf der Welle 17 fest aufgekeilt. Das Mitnehmerrad 18 sitzt lose drehbar auf der Welle 17 und ist durch Seeger- ringe 21 und 22 gegen axiale Verschiebung gesichert. Die Scheibe 20 ist auf der Welle 17 verschiebbar gelagert, jedoch durch einen in einen Schlitz 23 eingreifenden Keil 24 gegen Verdrehung gesichert. Das
Mitnehmerrad 18 ist als Schneckenrad ausgebildet und steht in ständigem Eingriff mit einer Schnecke auf der Antriebswelle.
Durch die gegen den-Seegerring 22 abgestützte Druckfeder 25 wird die den Mitnehmerstift 19 tragende Scheibe 20 vom Mitnehmerrad 18 weggedrückt. An der dem Mitnehmerrad 18abgewendeten Seite weist die Scheibe 20 eine keilförmige Radialnut 26 auf, in die ein durch eine Feder 27 gegen die Scheibe 20 gedrückter Stift 28 eingreift. Durch diesen Stift wird die Scheibe 20 in der Ruhestellung gehalten, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. 29 stellt eine axial verschiebbare Schaltstange dar, die an beiden Enden einen kugelförmigen Knopf 30 und 31 aufweist, der zu beiden Seiten des Spindelkastens des Prüfstandes heraussteht.
Auf dieser Schaltstange 29 ist eine Schaltgabel 32 verschiebbar gelagert, wobei die Verschiebung in Richtung zum Knopf 31 durch einen Seegerring 33 begrenzt ist. Durch eine gegen den Seegerring 33 und gegen die Wand 34 des Spindelkastens abgestützte Feder 41 wird die Schaltstange 29 und. die Schaltgabel 32 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung gedrückt. Auf der Schaltstange ist eine Hülse 35 durch einen Stift 36 befestigt, wobei zwischen dieser Hülse 35 und der Schaltgabel 32 eine Druckfeder 37 angeordnet ist. Wenn der Knopf 30 der Schaltstange hineingedrückt wird bzw. der Knopf 31 herausgezogen wird (da die Schaltstange 29 von beiden Bedienseiten'des Prüfstandes aus betätigbar ist), wird unter Zwischenschaltung der Feder 37 die Schaltgabel 32 mit der Scheibe 20, an der sie angreift, in Richtung zum Mitnehmerrad 18 gedrückt.
Die Feder 25 wird hiebei zusammengedrückt, und der Mitnehmerstift 19 gelangt an das Mitnehmerrad 18 zur Anlage, so lange bis er in eines der Löcher 38 des Mitnehmerrades 18 einschnappen kann.
Diese Löcher 38 sind. wie Fig. 6 zeigt, in der Umfangsrichtung des Mitnehmerrades 18 langgestreckt ausgebildet, so dass während der Drehung des Mitnehmerrades 18 der Stift 19 genügend Zeit hat, um völlig in das Loch 38 einzuschnappen. Für den Fall einer Betriebsstörung weist der Mitnehmerstift 19 eine Sollbruchstelle 39 auf. Bei dieser Bewegung der Scheibe 20 gelangt der Fixierungsstift 28 ausser Eingriff mit der Nut 26 und gleitet an der ebenen. Fläche 40 der Scheibe 20. Die Feder 27 ist stärker ausgebildet als die Feder 25, sodass durch den Stift 28 der Mitnehmerstift 19 in Eingriff im Loch 38 gehaltenwird, so lange bis nach einer Umdrehung der Fixierungsstift 28 wieder in die Nut 26 einschnappt. Während dieser Umdrehung betätigt nun die Steuerscheibe 10 den Schalter 8 in der im Zusammenhang mitFig.-2beschriebenen Weise.
Der Knopf 30 der Schaltstange 29 wird nur kurz hineingedrückt, so lange bis der Mitnehmerstift 19 in Eingriff in das Loch 38 gelangt, was durch das Drehen der Steuerscheibe von aussen ohne weiteres zu erkennen ist, und hierauf losgelassen. In diesem Fall wird automatisch während einer Umdrehung der Steuerscheibe l'O die Fördermenge gemessen. Wenn der Knopf 30 vor Ablauf der Schaltperiode wieder hineingedrückt wird, so wird die Messung während einer zweiten Periode von weiteren 100 Umdrehungen fortgeführt, und man hat daher die Möglichkeit, die Umdrehungszahl, während welcher die Messung erfolgt, beliebig zu vervielfachen, wenn man das Messergebnis während einer grösseren Anzahl von Umdrehungen der Antriebswelle wünscht.