Brennstoffeinspritzeinrichtung mit ölgesteuerter Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Gasturbinen, und Dampferzeuger, die nach einem Verpuffungsverfahren arbeiten. Es ist bekannt, die Ventile von Brenn- kraftmaschinen anstatt durch Nocken und Gestänge durch einen mittelst Drucköl be tätigten Kolben zu betätigen, wobei die Steuerung des von einer besonderen Pumpe gelieferten Drucköls durch ein Ventil oder durch einen Drehschieber erfolgen kann. Auch für den Antrieb der Brennstoffpumpen wurde bereits Drucköl vorgeschlagen.
Die Antriebsverhältnisse liegen bei Brennstoff pumpen jedoch insofern etwas verschieden gegenüber denjenigen bei Ventilen, als hier verhältnismässig grosse Kräfte in sehr kurzer Zeit aufgebracht werden müssen, um sofort hohe, aber nur kurz andauernde Einspritzun gen zu erhalten. Handelt es sich gar um Ver- puffungsgasturbinen oder um Dampferzeu ger, die nach einem Verpuffungsverfahren arbeiten, so sind nicht nur hohe Einspritz drücke, sondern auch verhältnismässig grosse Einspritzmengen erforderlich. Die kurzzeitig aufzubringende Arbeitsleistung wird also be deutend, so dass das Drucköl entweder unter sehr hohem Druck oder in sehr grossen Men gen geliefert werden muss, oder dass beides erforderlich ist.
Beide Forderungen sind aber baulich, wie betrieblich von einer Ölsteue rung nur schwer zu erfüllen, da die notwen dige Empfindlichkeit (rasches Ansprechen und Präzision) nicht von Einrichtungen er halten werden kann, die grosse Massen bewäl tigen und hohen Drücken widerstehen müssen.
Um die Vorteile des Antriebes und der Steuerung beibehalten zu können, die Nach teile für die besonderen Betriebsbedingungen bei Brennstoffpumpen aber zu vermeiden, werden gemäss der Erfindung Antrieb und Steuerung voneinander getrennt, indem die Betätigung des Einspritzpumpenkolbens durch ein Drucköl, im folgenden "Kraftöl" genannt, erfolgt, und die Steuerung der Pumpe durch ein anderes Drucköl, im folgen- den "Steueröl" genannt, besorgt wird.
Das Kraftöl kann nun jeden beliebigen Druck er halten und in beliebigen Mengen verwendet werden, während das Steueröl, das nur noch der Regelung dient, in Menge und Druck den Erfordernissen einer guten Empfindlichkeit angepasst werden kann.
In der Abbildung, !die ein Ausführungs beispiel der Erfindung betrifft, ist .der An trieb und die Regelung einer Brennstoff pumpe beispielsweise für ,den Dampferzeuger einer Dampfturbine dargestellt. Es ist 1 die Brennstoffpumpe, 2 ein Schieber zur Steue rung der Pumpe 1, 3 die Ölpumpe für das Steueröl, die sich mit dem Regler 4 der nicht gezeichneten - Dampfturbine auf gleicher Welle befindet. Die Ölpumpe 5 für das Kraftöl wird von einem besonderen Motor 6 angetrieben, :der über,das Getriebe 7 mit dem Steuerschieber 2 für -das Steueröl gekuppelt ist.
Die Betätigung der Brennstoffpumpe 1 erfolgt in der Weise, dass durch die Bohrung 8 und die Kammer 9 des Steuerschiebers Steueröl der Pumpe 3 durch die Leitung 10 auf die Oberseite des Steuerkolbens 11 ge langt und diesen hinunterdrückt. Dadurch werden die Schlitze 12 freigegeben, die dem. Kraftöl der Pumpe 5 den Weg unter den Kolben 13 der Brennstoffpumpe öffnen.
Der Kolben wird rasch angehoben und presst den im Pumpraum 14 befindlichen flüssigen Brennstoff durch eine mit einem Rückschlag- ventil 15 versehene Bohrung zur nicht gezeichneten Einspritzstelle. Inzwischen hat der Steuerschieber 2 die Kammer 16 mit der Leitung 10 in Verbindung gebracht, so da.ss das 01 durch Leitung 17 abströmen kann und der Steueröldruck über dem Steuerkolben 11 verschwindet. Dieser wird vom Druck des Kraftöls im Raum 18 hinaufgedrückt.
Da durch wird die Unterseite des Kolbens 13 mit dem freien Auslauf 19 des Kraftöls ver bunden und der Kolben bewegt sich unter dem Einfluss des Kraftöls in dem Raum 18 abwärts, um neuen Brennstoff durch das Ventil 20 anzusaugen.
Der Steuerschieber 2 hat noch weitere Anschlüsse 21 und 22, die zum Beispiel zur Betätigung von nichtgezeichneten Ventilen dienen. Mit der auf gleicher Höhe mit Boh rung 8 liegenden Anschlussöffnung 26 kann noch eine weitere Brennstoffpumpe gesteuert werden. Über dem Steuerschiebergehäuse be findet sich ein Windkessel 24, der den Steueröldruck auch bei wechselnden Ent nahmen auf möglichst gleichbleibender Höhe erhält. 25 ist ein Ventil zur Begrenzung der Höhe des Steueröldruckes.
Das zur Steuerung des Brennstoffpum- penkolbens dienende Steueröl dient auch zur Regelung der Einspritzbrennstoffmenge. Zu diesem Zweck besitzt der Geschwindigkeits regler 4 eine mit einem Schlitz 26 versehene Hülse 27, .durch welche je nach Stellung der Reglermuffe 28 mehr oder weniger Quer- schnitt für einen nicht gezeichneten Abfluss freigegeben wird. Je nach dem freigegebenen Querschnitt ändert sich der Druck des Steueröls hinter einer Drosselvorrichtung 29.
Dieser vom Regler eingestellte Öldruck wirkt auf den Regulierkolben 30, entgegen der Fe der 31. Sinkt er, weil mehr Querschnitt in der Hülse 27 freigegeben wurde"da die Dreh zahl ,des Reglers zu- bezw. .die Leistung der Turbine abgenommen hat, so hebt sich der Kolben 30 unter dem Einfluss der Feder, lässt durch die Kanäle 32 Kraftöl unter den 'Kraftkolben 33 treten und verbindet den Raum 34 über dem Kraftkolben .durch die Löcher 35 mit dem Aussenraum.
Der Kraft kolben 33 .steigt nun, bis der Kraftölzufluss unter .dem Kolben und der Ablauf über dem Kalben wieder gesperrt ist. Dann ist, der Kraftkolben festgestellt und mit ihm der Drehzapfen 36 des Hebels 37, der durch den Mitnehmer 38 vom Brennstoffpumpenkolben bewegt wird.
Durch .den Hebel 37 wird ein Überströmventil 39 betätigt, das einen Teil der angesaugten Brennstoffmenge aus dem Raum 14 wieder in die nicht gezeichnete An <B>saugleitung</B> zurückfliessen lässt. Je höher der Drehzapfen 36 mit der Drehzahl des Reglers steigt, desto früher erfolgt .das Öffnen des Überströmventils 39 und desto weniger Brennstoff wird eingespritzt. Fällt der Dreh zapfen, das heisst nimmt der vom Regler ein- gestellte Druck des Steueröls hinter der Dros selstelle 29 zu,
da die Reglerdrehzahl ab nimmt, so öffnet das Überströmventil nur spät oder gar nicht. Es wird dann sämt licher angesaugter Brennstoff eingespritzt.
Durch die Trennung des Steueröls vom Kraftöl wird es möglich, mit verhältnis mässig geringen Ölmengen und mit niedrigem Öldruck die Steuerung der Pumpe und die Regelung der Einspritzbrennstoffmenge mit hoher Präzision zu betreiben. Die Verwen dung besonderen Kraftöls gestattet ferner die Aufbringung grosser Kräfte für den Antrieb der Pumpe, besonders wenn in die Förder leitung des Kraftöls ebenfalls ein Windkes sel eingebaut wird, der die momentane Ent nahme grosser Ölmengen ohne wesentliche Druckabnahme ermöglicht.
Sind zum Beispiel bei einer mehrzylin- drigen Brennkraftmaschine mehrere Brenn stoffpumpen erforderlich, so wird das Druck- öl für die Steuerung und Regelung aller Brennstoffpumpen zweckmässig von der glei chen Steuerölpumpe geliefert und von dersel ben Steuereinrichtung gesteuert.
Die Brenn stoffpumpen können dabei getrennt von der Steuereinrichtung und voneinander unmittel bar bei den Einspritzstellen angeordnet sein, während die Steuereinrichtung an einer ge eigneten Stelle der Maschine angebracht wer- flen kann. .
Fuel injection device with oil-controlled fuel pump for internal combustion engines, in particular gas turbines, and steam generators that work according to a deflagration process. It is known to actuate the valves of internal combustion engines by means of a piston operated by means of pressurized oil instead of cams and rods, the pressurized oil supplied by a special pump being controlled by a valve or a rotary slide valve. Pressurized oil has also already been proposed for driving the fuel pumps.
The drive ratios for fuel pumps, however, are somewhat different from those for valves, as here relatively large forces have to be applied in a very short time in order to immediately obtain high, but only brief, injections. In the case of deflagration gas turbines or steam generators that work according to a deflagration process, not only high injection pressures but also relatively large injection quantities are required. The work to be performed for a short time is therefore significant, so that the pressurized oil must either be supplied under very high pressure or in very large quantities, or that both are required.
However, both requirements are structurally and operationally difficult to meet with an oil control system, since the necessary sensitivity (rapid response and precision) cannot be obtained from devices that cope with large masses and have to withstand high pressures.
In order to be able to retain the advantages of the drive and the control, but to avoid the after parts for the special operating conditions in fuel pumps, drive and control are separated from each other according to the invention by actuating the injection pump piston by a pressure oil, hereinafter called "power oil" , and the pump is controlled by another pressure oil, called "control oil" in the following.
The power oil can now hold any pressure and can be used in any amount, while the control oil, which is only used for regulation, can be adjusted in amount and pressure to meet the requirements of good sensitivity.
In the figure, which relates to an embodiment example of the invention, the drive and control of a fuel pump is shown, for example for the steam generator of a steam turbine. It is 1 the fuel pump, 2 a slider for Steue tion of the pump 1, 3 the oil pump for the control oil, which is located on the same shaft with the controller 4 of the not shown - steam turbine. The oil pump 5 for the power oil is driven by a special motor 6: which is coupled to the control slide 2 for the control oil via the transmission 7.
The actuation of the fuel pump 1 takes place in such a way that control oil of the pump 3 reaches through the bore 8 and the chamber 9 of the control slide through the line 10 on the top of the control piston 11 and presses it down. This releases the slots 12, which the. Power oil of the pump 5 open the way under the piston 13 of the fuel pump.
The piston is raised rapidly and presses the liquid fuel located in the pump chamber 14 through a bore provided with a check valve 15 to the injection point (not shown). In the meantime, the control slide 2 has brought the chamber 16 into connection with the line 10, so that the oil can flow out through the line 17 and the control oil pressure above the control piston 11 disappears. This is pushed up by the pressure of the power oil in space 18.
Since the underside of the piston 13 is connected to the free outlet 19 of the power oil and the piston moves under the influence of the power oil in the space 18 down to suck in new fuel through the valve 20.
The control slide 2 has further connections 21 and 22, which are used, for example, to actuate valves not shown. Another fuel pump can be controlled with the connection opening 26 lying at the same height as the drilling 8. Above the spool valve housing there is an air chamber 24 that keeps the control oil pressure as constant as possible, even with changing Ent. 25 is a valve for limiting the level of the control oil pressure.
The control oil used to control the fuel pump piston is also used to regulate the amount of fuel injected. For this purpose, the speed regulator 4 has a sleeve 27 provided with a slot 26, through which, depending on the position of the regulator sleeve 28, more or less cross-section is released for an outflow (not shown). The pressure of the control oil behind a throttle device 29 changes depending on the released cross section.
This oil pressure set by the regulator acts on the regulating piston 30, contrary to the spring 31. If it drops because more cross-section has been released in the sleeve 27, "because the speed of the regulator has decreased or the power of the turbine has decreased If the piston 30 rises under the influence of the spring, power oil can pass through the channels 32 under the power piston 33 and connects the space 34 above the power piston through the holes 35 with the outside space.
The power piston 33 now rises until the power oil inflow under the piston and the drain above the calving are blocked again. Then the power piston is determined and with it the pivot pin 36 of the lever 37, which is moved by the driver 38 from the fuel pump piston.
An overflow valve 39 is actuated by the lever 37, which allows part of the amount of fuel sucked in from the space 14 to flow back into the suction line (not shown). The higher the pivot 36 increases with the speed of the controller, the earlier the overflow valve 39 opens and the less fuel is injected. If the pivot falls, i.e. the pressure of the control oil set by the regulator increases behind the throttle point 29,
since the governor speed decreases, the overflow valve opens late or not at all. All the fuel that has been sucked in is then injected.
By separating the control oil from the fuel oil, it is possible to operate the control of the pump and the regulation of the amount of fuel injected with high precision with relatively small amounts of oil and with low oil pressure. The use of special power oil also allows the application of large forces to drive the pump, especially if a Windkes sel is also installed in the delivery line of the power oil, which allows the momentary Ent acquisition of large amounts of oil without significant pressure decrease.
If, for example, several fuel pumps are required in a multi-cylinder internal combustion engine, the pressure oil for the control and regulation of all fuel pumps is expediently supplied by the same control oil pump and controlled by the same control device.
The fuel pumps can be arranged separately from the control device and from one another directly at the injection points, while the control device can be attached to a suitable location on the machine. .