Holbenpiimpe. Die Erfindung betrifft eine Kolben pumpe, bei .deren Druckhub nur ein Teil des vom Kolben verdrängten Volumens der Flüs sigkeit durch einen Auslass gefördert wird, und bei der am Zylinder Durchlässe, näm- lieh eine Einlass- und eine Nebenwegöffnung vorgesehen.
Bind, welche mit am Zylinder und Kolben angebrachten Steuerkanten so zusam menarbeiten, dass die Nebenwegöffnung beim Druckhub der Pumpe geöffnet wird,.nach- dem die Einlassöffnung geschlossen worden ist, worauf der Schluss der Nebenwegöffnuug den Beginn der Förderung durch den Aas lass bewirkt. Die Pumpe kann zum Beispiel als Brennstoffpumpe ausgebildet sein.
Die Pumpe zeichnet sich gemäss der Erfin dung dadurch aus, dass wenigstens ein Durch lass am Kolben oder Zylinder oder am Kol ben und Zylinder derart angeordnet ist, dass während des Druckhubes Flüssigkeit samt Gas, zum Beispiel Luft und Brennstoffgas, aus dem obersten Teil des. Druckraumes des Zylinders nach Schluss der Einlassöffnung und vor Beginn des, Förderdruckes ,durch die Nebenwegöffnung abgelassen wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen veranschau licht, und zwar ist: Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine mit einem Einspritzventil vereinigte Brennstoff pumpe, die an dem Zylinderkopf einer Brenn- kraftma.schine angebracht und für nach oben gerichtete Einspritzung bestimmt ist, Fig. ja eine vergrösserte Darstellung eines Teils der Fig. 1 mit der Einspritzdüse,
Fig. 1b ein vergrösserter Längsschnitt des Zylinderkopfes der Pumpe, Fig. 2 ein Schaubild eines Rückschlag- ventils, Fig. 3 ein Querschnitt gemäss der Linie 3-3 :der Fig. 1, Fig. 4 ein .Schnitt gemäss der Linie 4-4 der Fig:
1, Fig. 5 ein Schnitt gemäss der Linie 5-5 der Fig. 1, Fig. 6 ein vergrössertes Schaubild einer Einzelheit, Fig. 7 ein Längsschnitt durch eine Brenn- etoffpumpe, die derjenigen nach Fig. 1 ähn lich ist, Fig. 8 ein vergrösserter Schnitt gemäss der Linie 8-8 der F'ig. 7, Fig. 9 ein Längsschnitt .durch eine Brenn stoffpumpe nebst Einspritzdüse für abwärts gerichtete Einspritzung,
Fig. 10 ein Längsschnitt durch eine Ab änderung der Bauart nach Fig. 9; Fig. 10a ist ein vergrössertes Schaubild des freien Endes des in Fig. 10 gezeigten Tauchkolbens, Fig. 11 ein Längsschnitt durch ein Ab änderung der Pumpe nach Fig. 7, Fig. 12 ein vergrösserter Schnitt durch ein vereinigtes Rückschlag- und Sicherheits- v entil der Pumpe nach F'ig. 9.
In allen Abbildungen ist der Kolben in derjenigen Stellung gezeichnet, welche er am Ende seines Saughubes und bei Beginn seines Druckhubes einnimmt. Die einander entspre chenden Teile sind in allen Ausführungsbei spielen mit dem gleichen Bezugszeichen be zeichnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1. bis 5 ist der Kolben 1 an seinem freien oder innern Ende mit der Kante 1' versehen. Eine ringförmige Nut 2 teilt die Umfangs fläche des Kolbens in zwei Teile. Die ring förmige Nut wird von den beiden schrauben förmigen Kanten 3 und 4 begrenzt. Der Kol ben arbeitet in einem Zylinder 6, der indem Gehäuse 7 untergebracht ist.
Zwischen die- sein Zylinder und dem Gehäuse ist ein durch eine ringförmige Kammer gebildetes Reser voir 8 vorhanden, das durch eine Erweite rung der Bohrung des Gehäuses, 7 gebildet ist. Zwei Öffnungen 9 und 10 in der Wand des Zylinders :6 verbinden das ringförmige Reservoir mit der Bohrung des Zylinders. Das Gehäuse 7 ist mit einer biss- in, das untere Ende des. ringförmigen Reservoirs: 8 reichen den Bohrung 111 versehen.
Diese Bohrung dient dazu, den Brennstoff aus irgend einem unter geringem Druck ,stehenden Behälter in das Reservoir 8 einzuführen.
Das Gehäuse 7 ist mit einer Erweiterung 13 versehen, zur Aufnahme eines Ritzels 14, das mittels einer Nabe 15 gelagert ist, die sich in die Bohrung des Gehäuses hinein erstreckt, jedoch einen Zwischenraum 16 zwischen ihren freien Ende und dem untern Ende des Zylinders freilässt.
Der Kolben 1 ist mit einem sechskantigen Teil 17 auege- rüstet, der das. Ritzel so durchdringt, dass sich der Kolben mit dem Ritzel gemeinsam verdreht, jedoch eine Hin- und Herbewegung innerhalb des Ritzels ausführen kann.
Das Ritzel 14 kann fürs die Regelung des An fanges und Endes der Einspritzung durch eine Zahnstange<B>18</B> verdreht werden, die in einer waagrechten Nut 1.9 in dem .Gehäuse hin- und hergleiten kann, wobei sich die Nut 19 nach der Erweiterung 13 öffnet. Die Zahnstange wird durch eine Platte 19' in der Nut .gehalten.
Das Gehäuse 7 besitzt neben der Erweite- rung 13 eine andere Erweiterung 20 für eine Feder 21. Am äussern Ende des Kolbens. ist ein Kopf 22 angebracht, auf den sich ein Stützring 23 für das eine Ende der Feder 21 legt. Das, andere Ende der Feder legt sich mit, einem Stützring 24 auf den Grund der Erweiterung 20. Das äussere Ende des Kol bens samt seiner Feder ist von einer Kappe 25 umgeben, die in :der Erweiterung 20 unter der Einwirkung eines Antriebes hin- und hergeht.
Dem Kolben wird seine Druckhub bewegung durch den schwingenden Hebel 26 mit Rollen 26' und 26" von einer Kurven scheibe 27 erteilt, während die Feder 21 den Rück- oder Saughub des Kolbens herbeiführt.
Das obere Ende des Gehäuses 7 ist mit einem Innengewinde zur Aufnahme eines das Einspritzventil enthaltenden Teils versehen. Das Einspritzventil (Fig. ja) besitzt ein Düsenstück 28, ein Ventilsitzstück 29 und ein Abstandstück 30, das ein Federgehäuse dar stellt.
Alle diese Stücke befinden sieh inner halb der Bohrung des mit Schraubengewinde versehenen Kappenstückes 31, das in das Ge häuse 7 eingeschraubt ist. Das Düsenstück 28 ruht mit einem konischen Sitz in dem Kap penstück 31 und alle drei Teile 28, 29 und 30, zusammen mit dem Zylinder 6, werden durch das in das Gehäuse eingeschraubte Kappen stück fest gegeneinander und auf eine Schul ter 32 in dem Gehäuse 7 gepresst.
Dabei ist jedoch eine Luftpolsterkammer 33 zwischen dem Zylinder 6 und dem Kappenstück 31 freigelassen.
Ein oder mehrere Kanäle 34 in dem Ab standstück 30 leiten den Brennstoff vom Druckraum 6' der Pumpe zu einem oder mehreren Durchlässen 36, die in eine Kam mer 37 in dem Ventilsitzstück 29 führen. In dieser Kammer 37 befindet sich der Sitz für den Einspritzventilkörper 38, der eine Schul ter 39 aufweist, so dass er durch den Druck des ühs in der Kammer 37 vom Sitz abge hoben wird, wodurch der Durchfluss des Öls durch die Bohrung 40 in dem Sitzstück 29 und eine Bohrung 41 in dem Düsenstück 28 freigegeben wird.
Die Ausspritzung ei-folgt durch Spritzlöcher 42. Dem Anhub des !Ven- tilkörpers 38 widersteht eine Feder 43 indem Abstandsstück 30, die durch einen Bund 44 an einem Schaft 45 auf den Ventilkörper drückt, wobei der Schaft zugleich als ein An schlag zur Begrenzung des Hubes des Ventil- körpers dient.
Die Spannung der Feder 43 bezw. die Belastung, welche die Feder auf den Einspritzventilkörper 38 ausübt, welcher den belasteten Auslassventilkörper der Pumpe darstellt, bestimmt den kleinsten Einspritz- druck.
Die Öffnung<B>10</B> in der Wand des Zylin ders 6 ist mit einem Rückscblagventilkörper ausgerüstet. Dieser Ventilkörper besteht aus einer flachen Feder 48, die so gebogen ist, dass sie dicht in eine flache ringförmige Nut 49 (Fig. 1b) rund um .den Zylinder 6 herum passt. Das eine Ende der Feder legt sich über die Öffnung 10 und das andere Ende der Feder ist zum Feststeilen und Halten der Feder mit einem Vorsprung 50 versehen, der in eine entsprechende Vertiefung 51 am Zylinder 6 eingeschnappt ist.
Der Zylinder 6 ist in dem Gehäuse 7 so eingesetzt, dass die Öffnungen 9 und 10 des Zylinders in einem bestimmten Winkelverhältnis gegenüber dem Gehäuse liegen. Der Zylinder wird durch einen Stift 52 (Fig. 5) in seiner Lage gesi chert. Eine kleine Schraube 53 ist in das Gehäuse 7 eingewindet und greift in einen Schlitz 54 der Kappe 25, wodurch die Kappe, die den Kolben und dessen Feder umgibt, so gehalten wird, dass sie hin- und hergehen kann.
Die gesamte Brennstoffpumpe bildet ein einheitliches Stück, das in einer passenden Bohrung des Zylinderkopfes 55 einer Brenn- kraftmaschine angebracht ist.
Das Kappen stück 31 dieser Pumpe sitzt mit einer ko nischen Sitzfläche in einem Stutzen des Zylin derkopfes 55, an welchem die Pumpe durch die Schraubenbolzen 56 gehalten wird. Ein Zwischenraum zwischen der Wandung dieses Stutzens und dem Gehäuse 7 bildet eine ring- förmige Kammer 57, welche sowohl die Leck flüssigkeit der Pumpe aufnimmt als auch zur Belüftung der Pumpe dient.
Der Zwischenraum 16 swischen dem Zylinder 6 und der Nabe 15 des Ritzels 14 ist mit der ringförmigen Kammer 57 durch eine Öffnung 46' gemäss Fig. 1, 5, 7 und 11 und durch eine Öffnung 46 gemäss Fig. 9 und 10 verbunden.
Der durch Undichtheit ausgetretene und der überschüssige Brenn stoff wird von der ringförmigen Kammer 57 zu einem nicht gezeichneten Behälter gemäss Fig. 1, 5, 7 und 11 durch eine Bohrung 58' des Gehäuses und gemäss Fig. 9 durch eine entsprechende Leitung 58 abgeleitet, Gemäss der Fig. 1, 1a und 7 leitet der Durchlass 34 im Abstandsstück 30 denn Brennstoff zu der Einspritzdüse aus dem Druckraum der Pumpe, und zwar von einer Stelle ab,
die etwas unter halb des obersten Teils des Druckraumes liegt. Ein anderer Durchlass 5' im Abstands stück 30 und im Zylinder 6 verbindet den obern Teit 6' des Druckraumes mit der ring förmigen Nut 2 des Kolbens 1 in allen Stel lungen dieses Kolbens, in denen die Öffnung 10 frei ist. Es besteht keine andere Verbin dung zwischen dem Druckraum und der ringföimigen Nut 2 des Kolbens.
Das obere Ende 60 des Zylinders 6, das gegen die Schul- ter 32 des Gehäuses 7 gepresst ist, hat an seinem Umfang mehrere Nuten in Gestalt von Kanälen 61 (Fig. 1 und 4), die das Re servoir 8 mit der Kammer 33 verbinden, so dass sich in dieser Kammer 33 ein Luftpolster bildet.
Gemäss Fig. 1 ist ein Austrittsweg für die im Überschuss vorhandene Luft, die nicht zum Füllen der Luftpolsterkammer 33 benö tigt wird, dadurch vorgesehen, dass ein klei ner in der Zeichnung nicht angedeuteter Spielraum zwischen dem Umfang des Zylin derkopfes 60 und dem Gehäuse 7 frei ge lassen ist. Die Luft, welche aus der Luft polsterkammer 33 durch diesen Spielraum tritt, gelangt durch eine Auslassöffnung 62 oberhalb der Einlassöffnung 9 aber unterhalb der höchsten. Stelle des Druckraumes 6' auf die Aussenseite des Gehäuses 7.
Bezüglich der Wirkungsweise der Pumpe nach Fig. 1 bis 5 ist zu bemerken, dass überall in der Zeichnung der Kolben 1 in einer Dreh stellung gegenüber dem Zylinder 6 gezeigt ist, in welcher seine Schraubenlinienförmigen Kanten nie beide Schlitze 9 und 10 gleich zeitig überdecken können, so, dass der Kolben bei seiner Aufwärtsbewegung nie eine Ein spritzung bewirken kann. In der gezeichne ten Stellung würde der Einlassschlitz 9 durch die Steuerkante 3 geöffnet, bevor der Neben wegschlitz 10 durch die Steuerkante 4 über deckt wäre.
Wird aber Kolben 1 in Fig. 1, von oben gesehen um etwas mehr als 90 entgegen der Uhrzeigerbewegung gedreht, so kommt der Kolben bei seiner Aufwärtsbewe gung während einer gewissen Zeitdauer in eine Stellung, in welcher beide Schlitze gleichzeitig geschlossen sind und eine Brenn stofförderung durch Kanal 34, das heisst eine Einspritzung stattfinden kann.
Unter der Annahme nun, dass der Kolben 1 gegenüber dem Zylinder 6 um zirka 110 von seiner gezeichneten Stellung verdreht worden sei, wäre die Wirkungsweise der Pumpe folgende: Der mit geringem Druck ankommende Brennstoff wird durch die Bohrung 11 in die ringförmige Kammer 8 geführt. In der in Fig.1 gezeichneten .Stellung befindet sich der Kolben 1 am Ende seines Saughubes und hat die Einlassöffnung 9 freigelegt. Infolgedessen fliesst das Brennöl in denn Pumpenraum.
Wenn nun der Kolben seinen Druckhub aus führt, indem er sich aufwärtsbewegt, ver deckt er zunächst die Einlassöffnung 9 und drückt dann (Öl und alle mit ihm vermischten Gasblasen aus dem obersten Teil des Pump- raumes9 6' durch den Kanal 5' in die ring förmige Nut 2 des Kolbens und aus dieser durch die Nebenwegöffnung 10 zurück in die ringförmige Kammer B. Dieser Zustand hält an, bis die Kante 4 des Kolbens die Öffnung 10 verschliesst.
Von diesem Augen blick an, wo kein anderer Auslass aus dem Pumpraum vorhanden ist, steigt der Druck in dem Pumpraum und seinen Verbindungen mit der Kammer 37 sowie in dieser selbst schnell an, bis der Druck auf die freiliegende Schulterfläche 39 des belasteten Ventilkörpers 38 hinreicht, um den Ventilkörper von seinem Sitz abzuheben.
Darauf wird das !Öl durch die Spritz- löcher 42 in den Maschinenzylinder einge spritzt. Die Einspritzung dauert so lange an, bis die Kante 3 des Kolbens die Öffnung 9 freigibt. Diese dient jetzt als eine Ent- lastungsöffnung für den Druck und beendet so die Einspritzung, wobei das verbleibende Öl, das vom Kolben aus dem Pumpraum herausgedrückt wird, durch den Kanal 5' in den ringförmigen Raum 2 und von da durch die Öffnung 9 zurück in die ringförmige Kammer 8 geleitet wird.
Die Luftpolster kammer 33 wirkt als ein Druckakkumulator, der die Druckschwankungen auf der Einlass- seite der Pumpe infolge des Öffnens und Schliessens der Öffnungen 9 und 10 mildert. Der Luftüberschuss in derLuftpolsterkammer 33 entweicht zu jeder Zeit durch die Öffnung 62 infolge des dort vorgesehenen erwähnten Spielraumes.
Bei der Bauart gemäss Fig. 1 liegt die Kante 1' des Tauchkolbens, die den Schluss der Einlassöffnung 9 steuert, in einer zur Kolbenachse senkrechten Ebene.
Wird nun der Zeitpunkt des Schliessens der Nebenweg- öffnung 10 durch die schraubenlinienförmige Kante 4 infolge einer Verdrehung des Tauch kolbens vorverlegt, so wird die vor dem Be ginn der Einspritzung durch die Nebenweg öffnung ausgelassene Menge verkleinert, während die eingespritze 21-enge vergrössert wird und umgekehrt.
Damit nun die Entfer nung der Luft- und Gasblasen aus dem Pum- pendruckraum zusammen mit dem durch die Nebenwegöffnung zu fördernden Volumen des Brennstoffes vor Beginn der Einspritzung sichergestellt wird, ist es erwünscht, dass dieses in den Nebenweg gelassene Volumen mindestens konstant oder direkt proportional zu der durch die Düse eingespritzten Brenn stoffmenge ist und sich nicht verkleinert, wenn sich die eingespritzte Menge vergrössert.
Zu diesem Zweck ist gemäss Fig. 6 die Tante 1' des Tauchkolbens, die ja den Schluss der Einlassöffnung 9 steuert, schraubenlinien- förmig gestaltet, und zwar mit derselben Steigung wie die. Schraubenkante 4, die den Schluss der Nebenwegöffnung 10 steuert, das heisst die Kante 1' hat dieselbe Steigung wie die Schraubenkante 4.
Wird also während des Arbeitshubes das Kolbens der Zeitpunkt des Schliessens der Nebenwegöffnung durch Drehverstellung des Kolbens vorverlegt oder zurückverlegt, so wird der Zeitpunkt des Schliessens der Einlassöffnung im gleichen Masse vorverlegt oder verzögert. Der Weg, den der Tauchkolben zwischen dem Schluss der Einlassöffnung und dem Schluss der Nebenwegöffnung zurücklegt, bleibt also konstant; infolgedessen wird das durch die Nebenwegöffnung 10 vor Beginn der Ein spritzung ausgelassene Volumen unverändert bleiben.
Die Nebenwegöffnung und die Steuerkanten des Kolbens sind so angeordnet, dass das Reservoir 8 entlüftet wird, wenn sich der Kolben am Ende seines Förderhubes be findet.
Wird die Steigung der Schraubenkante 1' um einen bestimmten Grad grösser gewählt als die Steigung der Schraubenkante 4, so wird die Einlassöffnung 9 um so früher ge schlossen, je früher die Nebenwegöffnung 10 geschlossen wird, und das durch die Xebe11- wegöffnung 10 vor Beginn der Einspritzung ausgelassene- Volumen kann direkt propor- tionel zu dem durch die Einspritzdüse aus gestossenen Brennstoffvolumen gemacht wer= den.
Bei den Ausführungsfarmen nach Fig. 4, 8 und 11 findet der Austritt von Luft oder Dampf, der sich aus dem Brennstoff abge schieden hat, und soweit diese Gase zum Fül len der Luftpolsterkammer 33 nrcIit benötigt werden, aus der Luftpolsterkammer 8 durch einen: Entlüftungskanal 67 statt, und zwar durch den Druck des Brennstoffes in dein Re servoir B.
Bei der Pumpe nach Fig. 7. und 8 findet diese Entlüftung des Reservoirs gleich zeitig mit einem Spülfluss, des Brennstoffes statt, und zwar während der Beschleuni- gungsperiode, die durch einen beschleunigen den Teil aus der Kurvenscheibe 27 bewirkt wird, zwischen den Saug- und Druckshüben der Pumpe. Um den Kolben ist eine ringfUr- mige Nut 68 angeordnet, die während dieser Periode den Durchlass 67 mit einer Bohrung 69 indem Zylinder 6 in Verbindung setzt.
Die Bohrung 69 führt zu .der ringförmigen Kam mer 57 durch eine entsprechende Bohrung 70 in dem Gehäuse 7.. In Fig. 1.1 findet die Ent lüftung des Reservoirs 8 am Ende des För- derhubes des Kolbens statt, zu welchem Zweck der Kolben einen Teil mit verkleiner tem Durchmesser besitzt, der oben von: einer Kante 72 begrenzt wird.
Diese Kante setzt am Ende des Förderhubes den Entlüftungs kanal 6 7 mit dem Zwischenraum 16 in Ver bindung, der seinerseits mit der ringförmigen Kammer 57 und dem Auelass 5,8' (Fig. 1 und 2) durch die Öffnung 46' in Verbindung steht.
Die Ausführungsformen gemäss Fig. 9 und 10, bei welchen der Brennstoff abwärts eingespritzt wird, entsprechen in ihrer Wir kungsweise im wesentlichen den Bauarten nach Fig.. 7 und 11. Gemäss, Fig. 9. und 10 steht der Druckraum unter dem Kolben mit der ringförmigen. Nut 2 des Kolbens zu jeder Zeit durch die Nut 5 im Kolben in Ver bindung, (siehe F'ig. 10a).
Beim @Schluss: der Einlassöffnung J werden Öl und alle mit ihm vermischten Gasblasen :durch die Nebenweg öffnung 10 unmittelbar aus dem ringförmi gen Raum 2 herausgefördert. Eine Bohrung 12 erstreckt sich von dem obern Ende des ringförmigen Reservoirs 8 aufwärts und ist an ihrem obern Ende :durch .einen Schrauben stöpsel 122' verschlossen.
Diese Bohrung 1.2 bildetdieLuftpolsterkammer. Der Zylinder 6 besitzt an ,dem untern Ende an der :Schulter 32 einen :dichten Sitz in dem Gehäuse 7. Luft oder Dampf, ,der sich aus dem Brennstoff im Überschuss über das zum Füllen der Kammer 12 erforderte Mass hinaus ausscheidet, wird von dem Reservoir 8 .durch eine Bohrung 63 infolge des Flüssigkeitsdruckes. ausgetrieben.
In Fig. 9 findet diese Entlüftung des Reser voirs gleichzeitig mit einem Spülfluss des Brennstoffes während des Überganges vom Saug- zum Druckhub der Pumpe statt, und zwar durch -die ringförmige Nut 64, die in der Mantelfläche des Kolbens angeordnet ist. Diese Nut setzt während jener Periode die Bohrung 63 mit einer Bohrung 54 in Ver bindung, die ,sich, im Zylinder 6 befindet und in den Zwischenraum 16 führt. Von hier aus entweichen; Luft und Dampf durch die Boh rung 46 in den ringförmigen Raum 57.
Bei Fig. 10 findet die Entlüftung des Reservoirs 8 am Ende des Druckhubes des. Kolbens statt, zu welchem Zweck der Kolben eine im Durchmesser verkleinerte Stelle besitzt, die durch eine Kante 73 begrenzt wird. Nähert sich der Kolben dem Ende seines Druck hubel, so setzt diese Kante die Entlüftungs bohrung 63 mit dem Zwischenraum 16 in Verbindung, der seinerseits -durch die Boh rung 46 mit der ringförmigen Kammer 57 verbunden ist.
Beiden Ausführungsformen nach Fig. 7, 9, 10 und 11 erfolgt die Entlüftung der Luftpolsterkammer bezw. des Reservoirs durch ein selbsttätiges Rückschlag- und Si cherheitsventil in der Zufuhrleitung 11.
Nach Fig. 7, 9 und 12 besitzt dieses Ventil einen hohlen. rohrartigen Sicherheits- ventilkörper 74, der federnd in seinen Sitz 75 gedrückt wird, der innerhalb des erweiterten Teils 76 der Zufuhrleitung 11 vorgesehen ist (Fig. 7, 9 und 12).
Der Körper 74 wird durch eine Feder 77 angedrückt, die sich ge gen das Rohranschlussstück 78 -stützt, wel ches die Zufuhrleitung mit dem Speisekanal 79 verbindet. Es ist hinreichender Abstand zwischen der Aussenwand des rohrartigen Ventilkörpers 74 und der Wand der Bohrung 76 vorgesehen, so dass ein ringförmiger Raum vorhanden ist, durch den, wenn sich der Kör per 74 von seinem Sitz abgehoben hat,
Flüs sigkeit abströmen und hierauf durch radiale Nuten 80 im Ende des Rohranschlussstückes in die Zuführleitung 11 fliessen kann.
Im Innern des Ventilkörpers 74 ist ein kugelförmiger Rückschlagventilkörper 81 angeordnet, der auf seinen Sitz 82 an dem vom Sitz 7,5@ abgekehrten Ende durch eine Feder 83 gedrückt wird.
Die Federn 83 und 77 :sind so bemessen, dass Flüssigkeit durch das Rückschlagventil in die Leitung 11 und das Reservoir 8 aus der "Speiseleitung 79 fliessen kann, wenn .der Druck im Reservoir kleiner als der Druck in der Speiseleitung ist. Umgekehrt kann Flüssigkeit durch das Sicherheitsventil aus :dem Reservoir 8 und der Leitung 11 hinausströmen, wenn der Druck im Reservoir grösser ist als. der Speise druck und ausserdem noch um einen Betrag höher als der durch den Druck der Feder 77 erzeugte Druck.
Mit einem solchen Rückschlag- und Si cherheitsventil in der Zufuhrleitung wird der Druck in dem ringförmigen Reservoir 8 in ,der Periode der vorläufigen Nebenwegströ- mung ansteigen und abermals beim Öffnen der Öffnung 9, so dass ein Druck bestimmt wird, der höher ist als ,d-er Speisedruck, aber nicht grösser als ein Höchstwert, :der durch die Kraft der auf den Sicherheitsventilkörper 74 wirkenden Feder 77 bestimmt wird.
Diese Federkraft ist natürlich so bemessen"dass das Ventil sich bei einem geeigneten Druck öffnet, der niedriger ist als der Druck, der erforderlich ist, um das Einspritzventil von seinem Sitz abzuheben. Auf diese Weise wird ein mittlerer Druck zwischen dem Speisedruck und dem Einspritzdruck im Re- servoir 8 bei je zwei aufeinanderfolgenden Kolbenhüben hergestellt.
Bei der Bauart nach Fig. 7 und 9 ist dieser mittlere Druck, der höher als. der Speisedruck ist, wirksam zum Wiederbela den des Pumpraumes, beim .Saughub, bis der Druck im Reservoir 8 unter den Speisedruck fällt, worauf das Rückschlagventil 81 sich öffnet und das Reservoir mit der Speiselei tung 79 in Verbindung setzt. Auf diese Weise wird eine schnellere Füllung des Pum- pendruckraumes erzielt, was für eine .mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Pumpe vorteilhaft ist.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 10 und 11 wird der mittlere Druck durch Öff nen der Entlüftungsbohrung 63 (Fig. 10) und des Lüftungskanals 67 (Fig. 11) am Ende des Förderhubes aufgehoben, wodurch das Reservoir bei einem. Druck entlüftet wird, der höher als der Speisedruck ist.
Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 9, 10, 11 und 7, die mit einem Rück schlag- und Sicherheitsventil in beschriebe ner Weise ausgerüstet sind, wird der in dem Reservoir 8 bei jedem Druckhub gebildete mittlere Druck infolge des Umstandes, dass hohe Druckwellen gewöhnlich nicht in die Speiseleitung übertragen werden, die Wir kung haben, dass Undichtigkeitsverluste zwi schen dem Kolben und dem Zylinder vermin dert werden, weil der Druckunterschied auf der Innenseite und Aussenseite des Zylinders 6 herabgesetzt ist, und so die iSpannungen und radiale Ausdehnung des Zylinders wäh rend der Hochdruckförderung herabgesetzt werden.
Es ist zu beachten, dass die Auf nahmefähigkeit des Luftraumes .des: Reser- voirs 8 im Verhältnis zu dem Volumen der bei jedem Hub des Kolbens in den Nebenweg geleiteten Flüssigkeit den Grad der zykli schen Drucksteigerung in dem Reservoir re gelt und dass durch entsprechende Bemessung des Luftraumes diese Drucksteigerung irgend einen gewünschten Höchswert erreichen kann, der durch das Sicherheitsventil überwacht wird, der aber kleiner ist als der Druck, welcher erforderlich ist,
um das Einspritz- ventil von seinem Sitz abzuheben,. Obschon nun das Reservoir 8 mit einer solchen Luft poleterkammer 33 (Fig. 1) gezeigt ist, die eine nachgiebige Vergrösserung .des Flüssig keitsinhaltes des Reservoirs bei entsprechen der Druckänderung ermöglicht, so ist die Erfindung doch nicht auf diese besondere Einrichtung zum Auffangen der in den Ne benweg geleiteten Flüssigkeit sowie zur Er zeugung des Druckes:
im Reservoir be schränkt. Statt .dessen können für diesen Zweck irgend welche andere geeignete Hilfs mittel im Rahmen der Erfindung angewandt werden, beispielsweise ein von einer Feder belasteter Tauchkolben, der in einem mit dem Rservoir verbundenen Zylinder arbeitet.
Holbenpiimpe. The invention relates to a piston pump in which the pressure stroke only part of the volume of the liquid displaced by the piston is conveyed through an outlet, and in which passages, namely an inlet and a bypass opening, are provided on the cylinder.
Bind, which work together with control edges attached to the cylinder and piston in such a way that the bypass opening is opened during the pressure stroke of the pump, after the inlet opening has been closed, whereupon the end of the bypass opening causes the delivery through the carrion to begin. The pump can be designed, for example, as a fuel pump.
The pump is characterized according to the inven tion in that at least one passage on the piston or cylinder or on the piston and cylinder is arranged in such a way that during the pressure stroke liquid including gas, for example air and fuel gas, from the uppermost part of the. Pressure chamber of the cylinder after the inlet opening is closed and before the start of the delivery pressure, is drained through the bypass opening.
The invention is illustrated in several exemplary embodiments in the drawing, namely: FIG. 1 shows a longitudinal section through a fuel pump combined with an injection valve, which is attached to the cylinder head of an internal combustion engine and is intended for injection directed upwards, Fig. Yes, an enlarged view of part of Fig. 1 with the injection nozzle,
1b shows an enlarged longitudinal section of the cylinder head of the pump, FIG. 2 shows a diagram of a check valve, FIG. 3 shows a cross section according to line 3-3: of FIG. 1, FIG. 4 shows a section according to line 4-4 the figure:
1, FIG. 5 a section along the line 5-5 of FIG. 1, FIG. 6 an enlarged diagram of a detail, FIG. 7 a longitudinal section through a fuel pump which is similar to that according to FIG. 8 is an enlarged section along line 8-8 in FIG. 7, FIG. 9 shows a longitudinal section through a fuel pump and injection nozzle for downward-directed injection.
Fig. 10 is a longitudinal section through a modification from the type of FIG. 9; 10a is an enlarged diagram of the free end of the plunger shown in FIG. 10, FIG. 11 is a longitudinal section through a modification of the pump according to FIG. 7, FIG. 12 is an enlarged section through a combined check valve and safety valve the pump according to Fig. 9.
In all figures, the piston is drawn in the position which it assumes at the end of its suction stroke and at the beginning of its pressure stroke. The corresponding parts are in all Ausführungsbei play with the same reference numerals.
In the embodiment according to FIGS. 1 to 5, the piston 1 is provided with the edge 1 'at its free or inner end. An annular groove 2 divides the circumferential surface of the piston into two parts. The ring-shaped groove is delimited by the two screw-shaped edges 3 and 4. The piston works in a cylinder 6 which is housed in the housing 7.
Between the cylinder and the housing there is a reservoir 8 formed by an annular chamber, which is formed by expanding the bore of the housing 7. Two openings 9 and 10 in the wall of the cylinder: 6 connect the annular reservoir with the bore of the cylinder. The housing 7 is provided with a bite-in, the lower end of the annular reservoir: 8 extending to the bore 111.
This bore is used to introduce the fuel into the reservoir 8 from any container under low pressure.
The housing 7 is provided with an extension 13 for receiving a pinion 14 which is mounted by means of a hub 15 which extends into the bore of the housing but leaves a gap 16 between its free end and the lower end of the cylinder.
The piston 1 is equipped with a hexagonal part 17 which penetrates the pinion in such a way that the piston rotates together with the pinion, but can perform a back and forth movement within the pinion.
The pinion 14 can be rotated by a toothed rack <B> 18 </B> for regulating the start and end of the injection, which can slide back and forth in a horizontal groove 1.9 in the housing, the groove 19 following the extension 13 opens. The rack is held in the groove by a plate 19 '.
In addition to the extension 13, the housing 7 has another extension 20 for a spring 21. At the outer end of the piston. a head 22 is attached, on which a support ring 23 for one end of the spring 21 lies. The, other end of the spring lays with a support ring 24 on the base of the extension 20. The outer end of the Kol ben and its spring is surrounded by a cap 25, which in: the extension 20 back and forth under the action of a drive goes here.
The piston is given its pressure stroke movement by the oscillating lever 26 with rollers 26 'and 26 "of a cam disk 27, while the spring 21 brings about the return or suction stroke of the piston.
The upper end of the housing 7 is provided with an internal thread for receiving a part containing the injection valve. The injection valve (Fig. Yes) has a nozzle piece 28, a valve seat piece 29 and a spacer 30, which represents a spring housing.
All of these pieces are located inside the bore of the screw-threaded cap piece 31 which is screwed into the housing 7 Ge. The nozzle piece 28 rests with a conical seat in the cap piece 31 and all three parts 28, 29 and 30, together with the cylinder 6, are fixed against each other by the cap piece screwed into the housing and on a shoulder 32 in the housing 7 pressed.
However, an air cushion chamber 33 is left free between the cylinder 6 and the cap piece 31.
One or more channels 34 in the stand piece 30 lead the fuel from the pressure chamber 6 'of the pump to one or more passages 36 which lead into a chamber 37 in the valve seat piece 29. In this chamber 37 is the seat for the injection valve body 38, which has a shoulder 39, so that it is lifted from the seat by the pressure of the oil in the chamber 37, whereby the flow of the oil through the bore 40 in the seat piece 29 and a bore 41 in the nozzle piece 28 is released.
The injection ei-follows through injection holes 42. The lift of the valve body 38 is resisted by a spring 43 in the spacer 30, which presses through a collar 44 on a shaft 45 on the valve body, the shaft also acting as a stop to limit the valve body The stroke of the valve body is used.
The tension of the spring 43 respectively. the load that the spring exerts on the injection valve body 38, which represents the loaded outlet valve body of the pump, determines the lowest injection pressure.
The opening <B> 10 </B> in the wall of the cylinder 6 is equipped with a non-return valve body. This valve body consists of a flat spring 48 which is bent so that it fits tightly into a flat annular groove 49 (FIG. 1b) around the cylinder 6. One end of the spring lies over the opening 10 and the other end of the spring is provided with a projection 50, which is snapped into a corresponding recess 51 on the cylinder 6, for securing and holding the spring.
The cylinder 6 is inserted in the housing 7 in such a way that the openings 9 and 10 of the cylinder are in a certain angular relationship with respect to the housing. The cylinder is secured in its position by a pin 52 (Fig. 5). A small screw 53 is threaded into the housing 7 and engages in a slot 54 of the cap 25, whereby the cap, which surrounds the piston and its spring, is held so that it can move back and forth.
The entire fuel pump forms a single piece which is fitted in a suitable bore in the cylinder head 55 of an internal combustion engine.
The cap piece 31 of this pump sits with a ko African seat in a socket of the Zylin derkopfes 55, on which the pump is held by the bolts 56. An intermediate space between the wall of this connecting piece and the housing 7 forms an annular chamber 57 which both absorbs the leakage fluid from the pump and also serves to ventilate the pump.
The space 16 between the cylinder 6 and the hub 15 of the pinion 14 is connected to the annular chamber 57 by an opening 46 'according to FIGS. 1, 5, 7 and 11 and by an opening 46 according to FIGS. 9 and 10.
The leaked and the excess fuel is derived from the annular chamber 57 to a container (not shown) according to FIGS. 1, 5, 7 and 11 through a bore 58 'of the housing and according to FIG. 9 through a corresponding line 58, according to 1, 1a and 7, the passage 34 in the spacer 30 directs the fuel to the injection nozzle from the pressure chamber of the pump, from a point where
which is slightly below half of the uppermost part of the pressure chamber. Another passage 5 'in the spacer 30 and in the cylinder 6 connects the upper part 6' of the pressure chamber with the ring-shaped groove 2 of the piston 1 in all Stel lungs of this piston in which the opening 10 is free. There is no other connec tion between the pressure chamber and the annular groove 2 of the piston.
The upper end 60 of the cylinder 6, which is pressed against the shoulder 32 of the housing 7, has several grooves on its circumference in the form of channels 61 (FIGS. 1 and 4) which connect the reservoir 8 with the chamber 33 so that an air cushion forms in this chamber 33.
According to Fig. 1, an exit path for the excess air that is not needed to fill the air cushion chamber 33 is provided in that a small clearance between the circumference of the cylinder head 60 and the housing 7, not indicated in the drawing, is free is left. The air that comes out of the air cushion chamber 33 through this clearance passes through an outlet opening 62 above the inlet opening 9 but below the highest one. Place of the pressure chamber 6 'on the outside of the housing 7.
With regard to the operation of the pump according to FIGS. 1 to 5 it should be noted that everywhere in the drawing the piston 1 is shown in a rotary position with respect to the cylinder 6, in which its helical edges can never cover both slots 9 and 10 at the same time, so that the piston can never cause an injection during its upward movement. In the gezeichne th position, the inlet slot 9 would be opened by the control edge 3 before the secondary wegschlitz 10 would be covered by the control edge 4.
But if piston 1 in Fig. 1, seen from above, rotated by a little more than 90 counterclockwise movement, the piston comes in its Aufwärtsbewe supply for a certain period of time in a position in which both slots are closed at the same time and a fuel delivery through Channel 34, which means that an injection can take place.
Assuming now that the piston 1 has been rotated by approximately 110 from the position shown in relation to the cylinder 6, the operation of the pump would be as follows: The fuel arriving at low pressure is fed through the bore 11 into the annular chamber 8. In the position shown in FIG. 1, the piston 1 is at the end of its suction stroke and has exposed the inlet opening 9. As a result, the fuel oil flows into the pump room.
When the piston now executes its pressure stroke by moving upwards, it first covers the inlet opening 9 and then presses (oil and all gas bubbles mixed with it from the uppermost part of the pump chamber 9 6 'through the channel 5' into the ring shaped groove 2 of the piston and out of this through the bypass opening 10 back into the annular chamber B. This state continues until the edge 4 of the piston closes the opening 10.
From this moment on, where there is no other outlet from the pump chamber, the pressure in the pump chamber and its connections to the chamber 37 and in this itself increases rapidly until the pressure on the exposed shoulder surface 39 of the loaded valve body 38 is sufficient, to lift the valve body from its seat.
The oil is then injected into the machine cylinder through the spray holes 42. The injection continues until the edge 3 of the piston exposes the opening 9. This now serves as a relief opening for the pressure and thus ends the injection, the remaining oil, which is pressed out of the pump chamber by the piston, through the channel 5 'into the annular space 2 and from there through the opening 9 back into the annular chamber 8 is passed.
The air cushion chamber 33 acts as a pressure accumulator, which alleviates the pressure fluctuations on the inlet side of the pump as a result of the opening and closing of the openings 9 and 10. The excess air in the air cushion chamber 33 escapes at all times through the opening 62 as a result of the clearance mentioned there.
In the design according to FIG. 1, the edge 1 'of the plunger, which controls the closure of the inlet opening 9, lies in a plane perpendicular to the piston axis.
If the time of the closing of the bypass opening 10 is brought forward by the helical edge 4 as a result of a rotation of the plunger, the amount let out through the bypass opening before the start of the injection is reduced, while the injected 21-narrow is increased and vice versa.
So that the removal of the air and gas bubbles from the pump pressure chamber together with the volume of fuel to be conveyed through the bypass opening is ensured before the start of injection, it is desirable that this volume left in the bypass is at least constant or directly proportional the amount of fuel injected through the nozzle and does not decrease as the injected amount increases.
For this purpose, according to FIG. 6, the aunt 1 'of the plunger, which controls the closure of the inlet opening 9, is designed in the shape of a helix, with the same slope as the. The screw edge 4 that controls the closure of the bypass opening 10, that is to say the edge 1 ′ has the same slope as the screw edge 4.
If, during the working stroke, the piston is moved forward or back to the point in time when the bypass opening is closed by rotating the piston, then the point in time when the inlet opening is closed is moved forward or delayed by the same amount. The path that the plunger covers between the end of the inlet opening and the end of the bypass opening remains constant; As a result, the volume omitted through the bypass opening 10 before the start of the injection will remain unchanged.
The bypass opening and the control edges of the piston are arranged so that the reservoir 8 is vented when the piston is at the end of its delivery stroke.
If the slope of the screw edge 1 'is selected to be a certain degree greater than the slope of the screw edge 4, the earlier the bypass opening 10 is closed the earlier the bypass opening 10 is closed, the earlier the bypass opening 10 is closed, and that through the Xebe11 path opening 10 before the start of the Injection skipped volume can be made directly proportional to the fuel volume pushed out by the injector.
In the embodiment farms according to Fig. 4, 8 and 11, the exit of air or steam, which has separated from the fuel, and insofar as these gases are required to fill the air cushion chamber 33, from the air cushion chamber 8 through a ventilation duct 67 instead, through the pressure of the fuel in your reservoir B.
In the pump according to FIGS. 7 and 8, this venting of the reservoir takes place simultaneously with a flushing flow of the fuel, namely during the acceleration period, which is caused by an accelerating part from the cam disk 27, between the suction and pressure strokes of the pump. An annular groove 68 is arranged around the piston, which during this period connects the passage 67 with a bore 69 in the cylinder 6.
The bore 69 leads to the ring-shaped chamber 57 through a corresponding bore 70 in the housing 7. In FIG. 1.1, the venting of the reservoir 8 takes place at the end of the delivery stroke of the piston, for which purpose the piston is part with a smaller system diameter, which is limited by an edge 72 above.
At the end of the delivery stroke, this edge sets the ventilation channel 6 7 with the space 16 in Ver connection, which in turn communicates with the annular chamber 57 and the Auelass 5,8 '(FIGS. 1 and 2) through the opening 46'.
The embodiments according to FIGS. 9 and 10, in which the fuel is injected downwards, correspond in their manner essentially to the types according to FIGS. 7 and 11. According to FIGS. 9 and 10, the pressure chamber is below the piston with the annular. Groove 2 of the piston in connection at all times through groove 5 in the piston (see Fig. 10a).
At the end: the inlet opening J, oil and all gas bubbles mixed with it are: conveyed out of the annular space 2 through the bypass opening 10 directly. A bore 12 extends upward from the upper end of the annular reservoir 8 and is closed at its upper end by a screw plug 122 '.
This bore 1.2 forms the air cushion chamber. The cylinder 6 has at the lower end at the shoulder 32 a tight seat in the housing 7. Air or steam, which separates out of the fuel in excess of the amount required to fill the chamber 12, is released from the Reservoir 8. Through a bore 63 as a result of the fluid pressure. expelled.
In Fig. 9, this venting of the reservoir takes place simultaneously with a flushing flow of the fuel during the transition from the suction to the pressure stroke of the pump, through the annular groove 64, which is arranged in the lateral surface of the piston. This groove sets the bore 63 with a bore 54 in connection during that period, which, is located in the cylinder 6 and leads into the space 16. Escape from here; Air and steam through the bore 46 into the annular space 57.
In FIG. 10 the venting of the reservoir 8 takes place at the end of the pressure stroke of the piston, for which purpose the piston has a point which is reduced in diameter and which is delimited by an edge 73. When the piston approaches the end of its pressure hub, this edge sets the vent hole 63 with the space 16 in connection, which in turn is connected to the annular chamber 57 through the drilling 46.
In both embodiments according to FIGS. 7, 9, 10 and 11, the air cushion chamber is vented respectively. of the reservoir through an automatic check and safety valve in the supply line 11.
According to FIGS. 7, 9 and 12, this valve has a hollow one. tubular safety valve body 74 which is resiliently pressed into its seat 75 which is provided within the enlarged part 76 of the supply line 11 (FIGS. 7, 9 and 12).
The body 74 is pressed against by a spring 77 which supports itself against the pipe connection piece 78, which connects the supply line to the feed channel 79. Sufficient distance is provided between the outer wall of the tubular valve body 74 and the wall of the bore 76 so that an annular space is present through which, when the body 74 has lifted from its seat,
Liquid can flow off and then flow into the supply line 11 through radial grooves 80 in the end of the pipe connection piece.
In the interior of the valve body 74 a spherical check valve body 81 is arranged, which is pressed onto its seat 82 at the end remote from the seat 7,5 @ by a spring 83.
The springs 83 and 77: are dimensioned so that liquid can flow through the check valve into the line 11 and the reservoir 8 from the "feed line 79, if the pressure in the reservoir is less than the pressure in the feed line. Conversely, liquid can flow through the safety valve from: the reservoir 8 and the line 11 flow out when the pressure in the reservoir is greater than. The feed pressure and also by an amount higher than the pressure generated by the pressure of the spring 77 pressure.
With such a check and safety valve in the supply line, the pressure in the annular reservoir 8 will rise in the period of the preliminary bypass flow and again when the opening 9 is opened, so that a pressure is determined which is higher than, i the feed pressure, but not greater than a maximum value: which is determined by the force of the spring 77 acting on the safety valve body 74.
This spring force is of course dimensioned so that the valve opens at a suitable pressure which is lower than the pressure required to lift the injection valve from its seat. In this way, a mean pressure between the feed pressure and the injection pressure is established Reservoir 8 produced with two successive piston strokes.
In the design according to FIGS. 7 and 9, this mean pressure is higher than. the feed pressure is effective for reloading the pump chamber during the suction stroke until the pressure in the reservoir 8 falls below the feed pressure, whereupon the check valve 81 opens and the reservoir with the feed line 79 connects. In this way, the pump pressure chamber is filled more quickly, which is advantageous for a pump operating at high speed.
In the embodiments according to FIGS. 10 and 11, the mean pressure is canceled by opening the vent hole 63 (FIG. 10) and the ventilation channel 67 (FIG. 11) at the end of the delivery stroke, whereby the reservoir at a. Pressure is vented, which is higher than the feed pressure.
In the embodiments according to FIGS. 9, 10, 11 and 7, which are equipped with a non-return and safety valve in descriptive manner, the mean pressure formed in the reservoir 8 with each pressure stroke is due to the fact that high pressure waves usually do not are transferred into the feed line, the effect that leakage losses between the piston and the cylinder are reduced, because the pressure difference on the inside and outside of the cylinder 6 is reduced, and so the iStresses and radial expansion of the cylinder during the High pressure delivery can be reduced.
It should be noted that the capacity of the air space .des: Reservoir 8 in relation to the volume of the liquid conducted into the bypass with each stroke of the piston regulates the degree of cyclical pressure increase in the reservoir and that by appropriate dimensioning of the air space this pressure increase can reach any desired maximum value, which is monitored by the safety valve, but which is smaller than the pressure which is required,
to lift the injection valve from its seat. Although the reservoir 8 is shown with such an air poleterkammer 33 (Fig. 1), which enables a flexible enlargement .des liquid keitsinhaltes of the reservoir with corresponding pressure change, the invention is not limited to this particular device for collecting the in the Secondarily routed liquid and for generating the pressure
limited in the reservoir. Instead, any other suitable auxiliary means can be used for this purpose within the scope of the invention, for example a plunger loaded by a spring, which works in a cylinder connected to the reservoir.