Federplattenventil. Die Erfindung bezieht sich auf Ventile, wie sie beispielsweise bei Einspritz-Brenn- kraftmaschinen zwischen der Brennstoff-Ein- spritzpumpe und der Einspritzdüse ange wandt werden.
Man hat hierbei bisher im allgemeinen Ventile verwandt, bei denen als Abdichtglied eine Kugel dient, die durch eine Schrauben feder auf ihren Sitz gepresst wird. Die Kugel und die Schraubenfeder bilden dabei ein Schwingungssystem, welches eine verhältnis mässig niedrige Eigenschwingungszahl hat.
Bei neuzeitlichen Brennkraftmaschinen, insbesondere solchen für Luftfahrzeuge, geht nun das Bestreben dahin, mit möglichst hohen Drehzahlen zu arbeiten. Bei solchen Motoren erweisen sich aber die bekannten Ventile als wenig geeignet, da die Schwingungszahlen im Betriebe oft in das Resonanzgebiet des Schwingungssystems des Ventils fallen. Es ist dann mit einem zuverlässigen Arbeiten des Ventils nicht mehr zu rechnen. Die be- kannten Ventile weisen aber darüber hinaus noch den Nachteil auf, dass sie für,die hohen Betriebsdrücke, wie sie sich bei neuzeitlichen Maschinen ergeben, ungeeignet sind, bezie hungsweise zum mindesten eine nicht zweck entsprechende und sperrige Bauart ergeben.
Bekannt sind ferner Federplattenventile, bei denen ringförmig verteilte Durchlassöff- nungen von am Umfang einer Platte strah- lenförmig.nach aussen gerichteten zungenför migen Fortsätzen abgedeckt bezw. freigege ben werden. Hierbei legen sich die zungen förmigen Fortsätze bei ider Freigabe der Öff nungen in ihrer Endlage gegen eine Fänger platte an.
Eine derartige Ausbildung ist aber für Ventile von Brennstoffeinspritzpumpen nicht geeignet. Sie können nur bei langsam laufenden Maschinen, wie zum Beispiel Luft kompressoren und dergleichen, angewandtwer- ,den, bei; denen die" Schwingungszahl der auftre tenden Schwingungen unterhalb der Eigen- schwingungszahl,der Abdichtzungen des Ven- tils liegt. Die Eigenschwingungszahl liegt aber bei der gewählten Konstruktion äusserst. niedrig.
Bei Ventilen der erwähnten Art sind darüber hinaus die einzelnen Zungen, vom Festigkeitsstandpunkt aus betrachtet, ungün stig geformt, da, der gefährdete Querschnitt der Zunge der kleinste ist. Zudem stösst die einwandfreie Abdichtung des Ventils bei einer derartigen Ausbildung auf grosse Schwierigkeiten. Man hat zwar, um diesen Missstand zu beseitigen, bereits vorgeschla gen, an der Fängerplatte in der Querrichtung gekrümmte Fortsätze vorzusehen, wodurch ein Haftenbleiben der Zungen der Ventil platte, insbesondere in benetztem Zustande, vermieden werden soll. Bei einer derartigen Ausbildung des Ventils ist aber trotzdem keine Sicherheit für ein einwandfreies Arbei ten im Dauerbetrieb gewährleistet.
Zweck der Erfindung ist es, ein Feder plattenventil zu schaffen, mit welchem auch bei hohen Drehzahlen der Maschine eine sichere Abdichtung erzielt wird und eine Überbeanspruchung vermieden werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch er reicht, dass sich die Federzungen von ihrem nahe dem äussern Umfang der Platte lie genden Ursprung nach innen erstrecken und zur Steuerung einer zentralen Ventilöffnung verwendet sind. Es können zwei derartig aus gebildete Federplatten hintereinander ge schaltet sein, deren Zungen verschiedene Eigenschwingungszahlen haben,,damit inner halb des Arbeitsbereiches des Ventils minde stens die einen Federzungen resonanzfrei bleiben. Vorteilhafterweis.e kann zum Ab schliessen der Ventilöffnung ein besondere Glied, beispielsweise eine Kugel, vorgesehen sein, die durch eine zweckmässig vorge spannte Federzunge -auf ihren Sitz gepresst wird.
Hierbei kann die Anordnung insbeson dere so getroffen sein, dass die Abdichtkugel sich derart in einer zylindrischen Führung befindet, dass von ihr erst ein gewisser Weg zurückgelegt werden muss, ehe der Strö mungsweg freigegeben wird. Für sehr hohe Betriebsdrücke kann zur Erzielung des erfor derlichen Anpressdruckes die Federplatte mit mehreren, radial verlaufenden Federzungen auf das Abdichtglied einwirken. Hierdurch kann ein besonders hoher Schliessdruck auf das Abdichtglied des Ventils ausgeübt werden.
Durch die Ausbildung nach der Erfin dung ist ein Ventil geschaffen, das eine höhere Eigensch\vingungszahl besitzt als die bekannten Ventile, uncl zwar wegen der statt nach aussen sich nach innen erstreckenden Federzungen, so dass unerwünschte Resonanz erscheinungen nicht auftreten. Ein zuverläs siges Arbeiten des Ventils ist daher in allen Betriebszuständen gesichert. Fernerhin ge stattet diese Ausbildung, die Gestalt der ein zelnen Federzungen so zu wählen, dass diese einen Balken gleicher Festigkeit darstellen.
Es ist auch ohne weiteres möglich, den am meisten gefährdeten Querschnitt genügend gross auszubilden, so dass ein Brechen der Fe derzungen infolge Überbeanspruchung ver mieden wird. Die Bauart nach der Erfin dung erfüllt insbesondere die bei Einspritz- pumpenventilen für neuzeitliche Brennkraft- maschinen zu erfüllende Bedingung, dass das (Offnen und Schliessen mit grösster Genauig heit erfolgt, da nur hierdurch eine einwand freie Einspritzung und somit eine gute Ver brennung des Treibstoffes zu erzielen ist.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1. zeigt einen Mittellängsschnitt durch ein Ventil; Fig. 2 und 3 zeigen Draufsichten auf Fe derplatten verschiedener Ausbildung; Fig. 4 zeigt einen Mittellängsschnitt durch ein Ventil mit zwei übereinander angeordneten Federplatten; Fig. 5 zeigt einen Mittellängsschnitt durch ein Ventil mit einem als Kugel ausge bildeten Abdichtglied in Verbindung mit einer Federplatte; Fig. 6 zeigt die Draufsicht auf eine Fe derplatte mit mehreren Zungen;
Fig. 7 zeigt einen Mittellängsschnitt durch ein Ventil, bei dem als Abdichtglied eine Kugel dient, die von zwei unmittelbar übereinander liegenden Federplatten ange drückt wird. Übereinstimmende Teile sind in den einzelnen Figuren mit denselben Be zugszeichen versehen.
In einer Bohrung des Pumpengehäuses 1, befindet sich die Laufbüchse 2, durch deren Bohrung 3 der geförderte Brennstoff tritt. Auf die Laufbüchse ist das Ventil aufgesetzt, das aus. der Ventilbüchse 4, dem Ventilunter teil 5, dem Ventiloberteil 6 sowie der zwi schen dem Unter- und Oberteil festgeklemm ten Federplatte 7 besteht. Die drei letztge nannten Teile des Ventils werden zweckmässig durch Stifte oder dergleichen in einer be stimmten Lage relativ zueinander gehalten.
Das Ventil wird durch die in den Pumpen körper 1 eingeschraubte Spannmutter 8 zu sammengehalten und gegen die Laufbüchse 2 gedrückt, wobei die Abdichtung der Teile durch an sich bekannte Mittel erfolgt.
Im Ventilunterteil 5 ist eine Bohrung 9 vorgesehen, durch welche der Brennstoff hin- durchtreten kann. Die über dem Unterteil 5 angeordnete Federplatte 7 weist eine durch einen Ausschnitt gebildete Federzunge 1.0 auf, die verschiedenartig, etwa in der aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Weise, gestaltet sein kann. Hierbei ist es wesentlich, dass die Zunge sich von ihrem in der Nähe des äussern Umfanges der Platte befindlichem Ursprung nach innen erstreckt.
Die Fig. 2 und 3 lassen auch die Lage der im Ventilunterteil 5 be findlichen Bohrung 9 in bezug auf das freie Ende der Federzunge 10 erkennen. In der normalen Lage deckt die Federzunge 10 die Brennstoffbohrung 9 dichtend ab. Um eine hinreichende Abdichtung sicherzustellen, kann die Federzunge 10 eine Vorspannung besitzen.
Das Ventiloberteil weist an .seiner Unter seite eine Aussparung 12 auf, in welche sich die Federzunge 10 beim ,Öffnen des Ventils einlegen kann. Die Anlagefläche der Aus- sparung 12 ist zweckmässig der Biegungs- linie der Zunge angepasst.
Die Aussparung 12 steht durch die seitliche Bohrung 13 mit der im Ventiloberteil 6 befindlichen Bohrung 11 in Verbindung; durch welche der Brenn stoff in die Leitung zur Einspritzdüse ge- langt. Die Wirkungsweise eines solchen Ven tils ist folgende;
Der Brennstoff wird von den Arbeitskol ben der Brennstoffpumpe unter hohen Druck gesetzt und durch .die Bohrungen 3 und 9 gegen die Federzunge 10 der Federplatte 7 gepresst. Durch die Gestaltung der Zunge 10 sowie durch die Wahl des Baustoffes hat man es in der Hand, diese einem ganz bestimmten Öffnungsdruck anzupassen, so, dass sie also bei Erreichung dieses Druckes von der Boh rung 9 abgehoben wird,
und der Brennstoff unter Umspülung der Federzunge durch die Bohrungen 13 und 11 in die zur Einspritzdüse führende Leitung gelangen kann. Dadurch, dass .die Charakteristik der Federzunge 10 sehr genau festgelegt werden kann, lässt es, sich erreichen, dass ein bestimmter Einspritz- druck eingehalten und das Ende der Einsprit- zung genau festgelegt, der gesamte. Einspritz- vorgang also gut beherrscht werden kann.
Ferner ist es. ohne weiteres möglich, durch die Ausgestaltung der Federzunge deren Eigen- schwingungszahl so hoch festzulegen, @dass innerhalb des Arbeitsbereiches keinerlei Re sonanzschwingungen auftreten können, so dass also über den ganzen Arbeitsbereich ein einwandfreies Arbeiten des. Ventils gewähr leistet ist.
Auch gemäss Fig. 4 ist das Ventil in einer Bohrung des Pumpengehäuses 1 unterge bracht und auf die Laufbüchse 2 gesetzt, wobei idie Festpressung der Ventilteile durch eine Spannmutter 8 erfolgt und die Durch- führung und Abdichtung der zur Einspritz düse führenden Förderleitung in bekannter Weisse bewirkt ist. Das Ventil besitzt wieder eine
Ventilhülse 4, die das Ventilunterteil 5 umschliesst. Das Ventiloberteil 6 ist in. dersel ben Weise ausgebildet wie bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 1. Zwischen ihm und dem Ventilunterteil. 5 sind jedoch zwei Fe derplatten 7 und 14 angeordnet, welche durch ein Ventilmittelstück 15 voneinander getrennt sind.
Die Einzelteile des Ventils sind auch hier in ihrer Lage zweckmässig durch Stifte oder dergleichen in bestimmter Lage zuein- arnder festgehalten.
Die Wirkungsweise dieses Ventils ist ähnlich derjenigen der ersten Ausführungs form. Der durch die in der Laufbüchse 2 beziehungsweise im Ventilunterteil 5 befind lichen Bohrungen 3 und 9 hindurchtretende Brennstoff drückt gegen die Federzunge 10 der Federplatte 7, die bei Erreichen des ihrer Anpresskraft entsprechenden Druckes nach gibt und das Ende der Bohrung 9 freigibt. Die Federzunge 10 weicht in die Aussparung 16 des Mittelstückes 15 aus und es tritt der Brennstoff durch die Bohrung 17 des Mittel stückes 15 und trifft so auf die Federzunge der zweiten Federplatte 14.
Diese Feder zunge weicht ihrerseits in eine Aussparung 12 des Ventiloberteils 6 aus und lässt den Brennstoff in die seitliche Bohrung 13 ein treten, von der er in die zur Brennstoffdüse führende Bohrung 11 gelangt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Fe derzungen der Federplatten 7 und 14 so aus gebildet sein können, dass ihre Eigenschwin gungszahlen verschieden gross sind. Eine solche Ausbildung des Ventils empfiehlt sich dann, wenn eine einzige Federzunge im Ar beitsbereich nicht resonanzfrei bleibt.
Es arbeitet dann während des Anlaufens des Motors, also dann, wenn dieser mit verhält nismässig geringer Drehzahl arbeitet, die eine Federzunge, während im normalen Betriebe oder bei erhöhten Drehzahlen die andere Fe derzunge in Tätigkeit kommt. Es besteht also die Möglichkeit, die Resonanzgebiete der Federzungen so zu wählen, dass wenigstens eine der beiden Federzungen einwandfrei arbeitet, während die andere infolge der Re sonanzschwingungen die Flüssigkeit unge hindert durchtreten lässt.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 4 ist die-Federzunge unmittelbar zum Abschluss der vom Pumpenarbeitsraum kom menden Brennstoffbohrung benutzt. In Fig. 5 ist ein Ventil veranschaulicht, bei dem die Federzunge zur Belastung eines besonderen Abdichtgliedes für die Brennstoff'örderboh- rung benutzt ist, das beispielsweise als Kugel ausgebildet ist.
Gemäss Fig. 5 sind in der Ventilhülse 4 das Ventilunterteil 5 und das Ventiloberteil 6 angeordnet; zwischen diesen Teilen befindet sich die Federplatte 7. Die im Ventilunterteil 5 befindliche Bohrung 9 ist an ihrem Ende kegelförmig erweitert. In diesen erweiterten Teil der Bohrung 9 ist die Kugel 18 eingesetzt. Auf dieses Glied legt sich das freie Ende der Federzunge 10 mit einem bestimmten Druck auf. Überwiegt der Druck in der Bohrung 9 den AnpressdruelL ,der Federzunge 10, so weicht die Zunge in die Aussparung 1.2 aus und die Kugel 18 wird von ihrem Sitz abgehoben, so dass der Brennstoff in die Bohrungen 13 und 11 ge langen kann.
Bei einer solchen Bauart ist es zweck mässig, wenn an den konischen Sitz der Ab dichtkugel 18, wie ebenfalls aus Fig. 5 er sichtlich ist, eine zylindrische Führung für die Kugel angeschlossen ist, so dass in der Eröffnung des Ventils eine Verzögerung er zielt wird, die durch die Zeit, welche die Kugel zum Durchlaufen des Zylinders be nötigt, bestimmt ist. Die Bauart nach Fig. 5 kann vorteilhaft, besonders dann Verwendung finden, wenn das, Ventil erst bei hohen Drücken öffnen soll (Vorpressung der Ein s pri itzflüssigheit). Es empfiehlt sich dann.
die Federplatte 7 gemäss Fig. 6 auszubilden, bei der mehrere Federzungen 10 auf die Ab dichtkugel 18 einwirken, wodurch ein höherer und genau zentral wirkender Anpressdruck der Kugel erzielt wird.
Alle beschriebenen Ventile weisen den Vorteil auf, dass -die von Zeit zu Zeit auszu wechselnden Federplatten äusserst einfach ausgebildet sind. Eine Änderung des einmal festgelegten Anpressdruekes der Federzun gen beim Ventil ist in einfacher Weise da durch zu erreichen, dass lediglich die Feder platte 7 durch eine gleiche Platte mit etwas anders dimensionierten Federzungen ersetzt wird. Eine Vergrösserung des Anpressdruckes ist oft dadurch erreichbar, dass zwei Feder platten 7 und 7' in der aus .der Fig. 7 er sichtlichen Weise eingesetzt werden.