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Pumpe zum Einspritzen von flüssigem Brennstoff in Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe zum Einspritzen kleiner Mengen von flüssigem Brenn- stoff unter hohem Druck und in dem richtigen Augenblick des Arbeitskreislaufes in den Zylinder einer
Maschine von hoher Geschwindigkeit
Erfahrungen haben gelehrt, dass das Haupthindernis einer hohen Leistungsfähigkeit in dem Vor- handensein von Luft oder Gas in der einzuspritzenden Flüssigkeit zu suchen ist. Die Gase sammeln sich in der Pumpe oder in der Rohrleitung an und haben in der Pumpe eine doppelte Wirkung zur Folge. Sie vermindern zunächst deren Wirkungsgrad und ferner stellen sie in der Rohrleitung ein elastisches Kissen dar, derart, dass die Flüssigkeit in die Maschine nicht zu dem Zeitpunkt eingeführt wird, in dem die Pumpe ihren Kolbenhub ausführt, sondern in dem Augenblick, in dem der Druck in dem Zylinder am geringsten ist.
Versuche haben nun gezeigt, dass diese Gase selbst im Innern der Flüssigkeit vorhanden sind. Für ein und dieselbe Pumpe ist nämlich das Ergebnis grundsätzlich verschieden, wenn man mit Petroleum odei mit frisch gekochtem Wasser arbeitet, wobei in beiden Fällen die Ausströmungsverluste gleich Null sein sollen. Die Gase scheinen durch die geringe Druckentlastung frei zu werden, die in dem Augenblick der Ansaugung auftritt, wobei diese Gase sich nicht mit ausreichender Schnelligkeit wieder verflüssigen.
Der Erfinder hat nun bei einer gewöhnlichen Kolbenpumpe mit einem selbsttätigen Saugventil letzteres durch ein gesteuertes Ventil ersetzt, wobei derselbe Öffnungsvorgang beibehalten wurde, nämlich die Öffnung von aussen nach innen mit Bezug auf den Pumpenkörper. Das Ergebnis, das immer noch wenig befriedigend war, schien anzuzeigen, dass das Ventil zu klein gewählt war. Die Vergrösserung des Ventils zeitigte aber ein noch schlechteres Ergebnis mit Bezug auf das Vorhandensein von Gas. Der Grund ist darin zu suchen, dass der Kopf des Ventils selbst wie ein Kolben wirkt. In dem Augenblicke, in dem das Ventil sich schliesst, ist es bestrebt, in dem Pumpenkörper einen luftleeren Raum herzustellen, so dass der unter dem Sitz befindliche Kanalquerschnitt sich nicht schnell genug vollfüllen kann.
Diese Erwägungen haben zur Ausführung der Pumpe gemässderErfindunggeführtunddieerzielten ausgezeichneten Ergebnisse bestätigen die Richtigkeit der obigen Erörterung. Gemäss dererfindung öffnet sich das mechanisch betätigte Saugventil, das in bekannter Weise den Boden des Pumpenzylinders bildet, von innen nach aussen. Die Pumpe ist auch in bekannter Weise mit einem Behälter mit gleichbleibendem Flüssigkeitsstand versehen. Ein weiteres Merkmal der Erfindung beruht darin, dass dieses Saugventil in eine Kammer mündet, die durch ihnen oberen Teil in Verbindung mit der Aussenluft steht und die selbst wiedei von dem Behälter mit gleichbleibendem Flüssigkeitsstand gespeist wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht, u. zw. ist Fig. 1 ein lotrechter Schnitt durch die Pumpe der Erfindung. Fig. 2 veranschaulicht ein Diagramm der Bewegungen des Pumpenkolbens und des Saugventils, Fig. 3 veranschaulicht in einem lotrechten Schnitt eine abgeänderte Ausführungsform, wobei das Druckventil in dem Saugventil angeordnet ist.
Fig. 4 veranschaulicht im Schnitt eine weitere Abänderung, bei der ebenfalls das Druckventil in dem Saugventil angeordnet ist.
In Fig. 1 bezeichnet 1 die Welle der Nocken, von denen der Nocken. 3 den Pumpenkolben und der Nocken 3 das Saugventil betätigt. Mit 4 ist das Gehäuse, mit 5 der Pumpenkolben, mit 6 eine Stopfbüchse für diesen Kolben und mit 7 eine Feder bezeichnet, die an der Kolbenstange sitzt. 8 ist der Pumpenzylinder, 9 das Saugventil, 10 die Führung für dieses Ventil. Mit 11 ist die Feder für das Saugventil und mit 12 eine Steuerstange für dieses Ventil bezeichnet. An dieser Stange 12 sitzt eine Feder 18 und ein Arm j
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verbindet das Saugventil mit der Stange 12. 15 ist ein Behälter mit gleichbleibendem Flüssigkeitsstand.
16 bezeichnet einen Kanal, der diesen Behälter mit der Kammer 17 verbindet, die rings um das Saugventil angeordnet und an ihrem unteren Teil durch dieses Ventil geschlossen wird ; 18 ist der untere Teil des Behälters mit gleichbleibendem Flüssigkeitsstand, durch den die Flüssigkeit eintritt, die durch ein Filter hindurchgeht und alsdann in den Behälter 16 gelangt. Mit 19-20 ist der Flüssigkeitsstand in dem Behälter 15 und in der Kammer 17 bezeichnet. An dem oberen Ende der Kammer 17 sind Luftlöcher 21 vorgesehen ; mit 22 ist das selbsttätige Druckventil bezeichnet.
In der Fig. 1 ist der Kolben 5 am oberen Punkte seines Hubes. Es ist leicht zu verstehen, dass der schädliche Raum fast bis auf Null vermindert wird und dass das Zuleitungs-oder Saugventil einen verhältnismässig grossen Querschnitt besitzt. Man erkennt ferner, dass dieses Ventil sich von innen nach aussen öffnet. Die Feder 11 muss übrigens eine genügende Spannung besitzen, um den inneren Druck im Augenblick des Einspritzens auszugleichen.
In dem Augenblick, in dem das Ventil 9 sich anhebt, erzeugt es mit Bezug auf den Zylinder einen Unterdruck, der eine Gasentwicklung zur Folge hat. Die Flüssigkeitsmenge, auf welche dieser Unterdruck einwirkt, ist jedoch sehr klein und kann nur die Erzeugung einer sehr geringen Gasmenge herbeiführen.
Infolge der Luftlöcher 21 gestattet die Kammer 17 der Pumpe, direkt ihren Zylinderinhalt aus der Kammer zu entnehmen. Wenn nun Aussenluft zufällig durch die Leitung 16 eintreten sollte, entweicht sie wieder durch die Löcher 21. Wenn der Kolben seinen Niedergang vollendet hat, beginnt das Ventil sich zu schliessen. Wenn nun Gasbläschen vorhanden sein sollten, so haben diese das Bestreben, in den obeen Teil des Zylinders zu treten. Das Ventil hat demzufolge beim Schliessen das Bestreben. eine leichte Verdichtung der Mischung herbeizuführen. Eine geringe Menge wird somit herausgedrückt und hiemit etwa vorhandene Gasbläschen.
Fig. 2 veranschaulicht graphisch die Hubbewegungen des Kolbens und des Ventiles. 24-28 bezeichnet die Kolbenkuive und 29-34 die Kurve des Ventils. Mit 25-26 ist der Kolbenniedergang, d. h. der Saughub bezeichnet. Mit 26-27 ein Stillstand am unteren toten Punkte. 27-28 bezeichnet den Aufwärtsgang des Kolbens, d. h. ein Zurückdrängen von sehr kurzer Zeitdauei (eine Spritzperiode). Mit 30-31 ist das Öffnen des Ventils und mit 32-33 dessen Schliessung bezeichnet. Man erkennt, dass das Ventil sich öffnet, bevor der Kolben seinen Niedergang begonnen hat und sich schliesst, nachdem letzterer beendet ist.
Um die oben erwähnten Vorsichtsmassregeln zu ergänzen, erhalten die Druckrohrleitung und die Ventilkammer einen sehr geringen Querschnitt und eine solche Gestalt, dass überall die Geschwindigkeit der zurückströmenden Flüssigkeit genügend gross ist, um mit Sicherheit die geringsten Gasbläschen mitzureissen, die trotzdem sich etwa gebildet haben. Es ist ferner notwendig, dass die Rohrleitung kurz gehalten wird, um ein geringes Flüssigkeitsvolumen zwischen Pumpe und Maschine aufrecht zu erhalten und um die lästigen Wirkungen zu vermeiden, die von der Zusammendrückbarkeit der Flüssigkeit oder der Elastizität der Wandungen entstehen, die die Flüssigkeit einschliessen.
Aus Fig. 1 ist bei 23 ein Bolzen oder Zapfen zu erkennen, der die Gestalt eines Keiles hat und mehr oder weniger eingetrieben werden kann. Er dient somit dazu, den Rückgang des Kolbens und damit die Ansaugung entsprechend der Regelung der Maschine zu begrenzen.
Der schädliche Raum beschränkt sich auf den sehr kurzen Kanal 35 (Fig. 1), der an das Druckventil 22 anstösst. Um diesen Raum vollständig zu unterdrücken, kann man das Druekventil in dem Saugventil, u. zw. konzentrisch zu dem letzteren anordnen (Fig. 3). Das Saugventil bildet alsdann das eine Glied der Riickstromleitung. Das Ventil ist mit der Rohrleitung verbunden, u. zw. entweder durch ein biegsames Organ (Rohr 36) oder, wie aus Fig. 4 hervorgeht, kann sein oberes Ende in eine Stopfbüchse 37 eintreten und die Rohrleitung wird alsdann von einem Rohre oder Stutzen 3 abgezweigt.
Die beschriebene Pumpe kann natürlich auch dazu dienen, Wasser oder eine andere Flüssigkeit in Kraftmaschinen oder in Luft-oder Gaskompressoren einzuspritzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Pumpe zum Einspritzen von flüssigem Brennstoff in Verbrennungskraftmaschinen mit einem den Boden des Pumpenzylinders bildenden Saugventil, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mechanisch betätigte Saugventil sich von innen nach aussen öffnet.