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Die
Erfindung betrifft eine Pumpe, über
die ein Druckmedium, beispielsweise Dieselkraftstoff, Wasser einer
Hochdruckpumpe zum Wasserstrahlschneiden oder das Druckmittel (Öl, Wasser)
einer Innenhochdruckpresse mit dem erforderlichen Hochdruck beaufschlagbar
ist.
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Bei
modernen Dieselmotoren für
Pkw finden üblicher
Weise Pumpe-Düse-Systeme
oder Common-Rail-Systeme Anwendung. Bei größeren Motoren, wie beispielsweise
bei Schiffsmotoren, Baumaschinen, etc. werden einfachere Systeme
eingesetzt, bei denen beispielsweise die Dieseleinspritzpumpe direkt
von einer Motornockenwelle angetrieben wird. Insbesondere bei Dieselmotoren
sind diese Pumpen üblicher
Weise mit einer Dieseldruckbegrenzung sowie einer Förderstromregelung
ausgeführt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs genannten
Art zu schaffen, die bei verringertem vorrichtungstechnischem Aufwand
eine einfache Fördermengenregulierung
erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Pumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist die
Pumpe als Druckübersetzer
ausgeführt,
wobei ein Pumpkolben über
einen hydraulisch angesteuerten Oszillierzylinder betätigt wird.
Das Flächenverhältnis zwischen
dem Arbeitskolben des Oszillierzylinders und dem Pumpkolben bestimmt
das Übersetzungsverhältnis des Druckübersetzers.
Die Ansteuerung des Arbeitskolbens erfolgt über einen Steuerkolben, der
in dem Arbeitskolben axial verschiebbar geführt ist. Erfindungsgemäß hat der
Steuerkolben einen Endabschnitt, der im Bereich eines Totpunkts
des Arbeitskolbens in Anlage an einen gehäusefesten Anschlag gelangt
und dadurch so verstellt wird, dass die Rückbewegung des Arbeitskolbens
in entgegengesetzter Richtung erfolgt.
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Die
als Druckübersetzer
aufgebaute Pumpe erfordert keinen Stufenkolben und ist daher wesentlich
einfacher als herkömmliche
Pumpen aufgebaut.
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Oszillierzylinder
sind als solche bereits bekannt. So zeigt die WO 97/08464 einen
Oszillierzylinder, bei dem der ausfahrbare Arbeitskolben zur Betätigung von
Maschinenelementen eingesetzt ist. Die Ansteuerung des Arbeitskolbens
erfolgt über
einen Steuerkolben, der im Axialabstand zum Arbeitskolben im Oszillierzylinder
geführt
ist. Über
den Steuerkolben lässt
sich eine größere Stirnfläche des
als Differentialkolben ausgeführten
Arbeitskolbens entweder mit Tankdruck oder mit Hochdruck beaufschlagen,
um das Ein- oder Ausfahren des Arbeitskolbens zu bewirken. Dessen
kleinere Ringfläche
ist beim Einfahren des Arbeitskolbens mit dem Hochdruck beaufschlagt,
beim Ausfahren wird über
den Steuerkolben die Verbindung zum Hochdruck abgesperrt und das
Druckmittel über
eine ständig
geöffnete
Düse 26 zum
Tank hin verdrängt,
so dass die Ringfläche
druckentlastet ist.
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Nachteilig
bei diesem bekannten Oszillierzylinder ist zum einen der große Bauraum,
da der Arbeitskolben und der Steuerkolben axial hintereinander liegend
angeordnet sind. Des Weiteren tritt durch die ständige Öffnung der Düse zum Tank
hin ein Steuerölverlust
auf.
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Die
US 3,154,923 offenbart einen
Oszillierzylinder, der bei Werkzeugmaschinen eingesetzt wird und
einen noch komplexeren Aufbau als das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel
aufweist.
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In
der
DE 198 20 102
B4 ist ein Oszillierzylinder gezeigt, bei dem der Steuerkolben
in den Arbeitskolben integriert ist. Die Umschaltung des Steuerkolbens
in den Totpunktlagen erfolgt durch Abgreifen eines Steuerdrucks
zwischen einer Düse,
von denen eine Düse
bei Erreichen der Totpunktlage des Arbeistkolbens zugesteuert wird.
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Die
Integration des Steuerventils mit den Steuerkanälen und den beiden hintereinander
geschalteten Düsen
ist nur mit großem
Aufwand durchführbar.
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Der
guten Ordnung halber sei angemerkt, dass die vorgenannten Druckschriften
keinen Hinweis darauf enthalten, die bekannten Oszillierzylinder
zum Antrieb eines Pumpkolbens zu verwenden.
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Der
wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass zum einen die
Pumpe sehr kompakt aufgebaut werden kann, da der Steuerkolben in
den Arbeitskolben integriert ist. Aufgrund der mechanischen Umsteuerung
an zumindest einem Totpunkt kann die Kanalführung innerhalb des Arbeitskolbens
gegenüber
dem vorbeschriebenen Stand der Technik wesentlich vereinfacht werden.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen, als Druckübersetzer
ausgeführten
Pumpe liegt darin, dass der einstellbare Maximaldruck zum einen
durch das Übersetzungsverhältnis und
zum anderen durch den auf den Oszillierzylinder wirkenden Hochdruck bestimmt
ist. Überschreitet
der auf den Pumpkolben wirkende Druck des Druckmediums ein vorbestimmtes
Maß, so
reicht der wirken de Hydraulikdruck nicht aus, um den Arbeitskolben
weiter in Druckaufbaurichtung zu bewegen – er bleibt stehen, bis der
Druck des Druckmediums abgesunken ist und fährt dann weiter in Richtung
seiner Totpunktlage. Eine Maximaldruckbegrenzung für das vom
Pumpkolben geförderte
Druckmedium ist daher – im
Gegensatz zu herkömmlichen
Dieseleinspritzpumpen nicht erforderlich.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird das Druckmedium über
ein Saugventil in einen Pumpenraum angesaugt und über ein Druckventil
und den Druckanschluss aus dem Pumpenraum druckbeaufschlagt herausgefördert. Die Ventile
sind dabei vorzugsweise als Rückschlagventile
ausgeführt.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
hat der Steuerkolben einen Endabschnitt, der im Totpunkt des Arbeitskolbens
in Anlage an eine Gehäusewandung
bringbar ist.
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Der
im Arbeitskolben geführte
Steuerkolben hat vorzugsweise eine Tank- und eine Drucksteuerkante, über die
während
des Hubs des Arbeitskolbens eine in Ausfahr- oder Druckaufbaurichtung
wirksame Wirkfläche
des Arbeitskolbens mit Hydraulik-Tankdruck oder Hydraulik-Hochdruck
beaufschlagbar ist. D.h. im Gegensatz zu dem in der WO 97/08464
offenbarten Ausführungsbeispiel
wird die Verbindung zum Hydrauliktank über eine Steuerkante auf- bzw.
zugesteuert, so dass die Steuerölverluste minimal
sind.
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Eine
in Einfahr- bzw. Ansaugrichtung wirksame Wirkfläche des Arbeitskolbens ist
bei einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel stets mit Hydrauliktankdruck
beaufschlagt, so dass über
das Steuerventil nur der Steuerdruck umgesteuert werden muss, der
die in Ausfahrrichtung wirksame Druckfläche beaufschlagt.
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Bei
einem besonders einfach aufgebauten Ausführungsbeispiel wird der Pumpkolben über eine Feder
in Anlage an den Arbeitskolben vorgespannt. Bei dieser Konstruktion
erfolgt eine Abdichtung des Hydraulikteils gegenüber dem den Pumpkolben aufnehmenden
Pumpenteil über
einen Faltenbalg oder dergleichen, der dichtend am arbeitskolbenseitigen Endabschnitt
des Pumpkolbens und an einer benachbarten Stirnwandung des Pumpenteils
abgestützt
ist.
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Der
von dem Faltenbalg umgriffene Raum ist vorzugsweise mit einem Druckmediumtank
verbunden.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass außer der
Abdichtung zwischen dem Pumpteil und dem Hydraulikteil durch den Faltenbalg
keine beweglichen Teile nach außen
hin abgedichtet werden müssen.
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Der
Arbeitskolben wird vorteilhafter Weise mit einer Steuerkante ausgeführt, über die
im Bereich des zweiten Totpunktes eine Verbindung zum Hydraulikhochdruck
oder zum Hydrauliktank aufsteuerbar ist, so dass ein pumpkolbenseitiger
Federraum des Steuerkolbens entweder mit Hydraulikhochdruck oder
mit Hydrauliktankdruck beaufschlagt ist. Diese Steuerkante wird
vorzugsweise durch einen Manteldurchbruch gebildet, der in dem Federraum
mündet.
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In
diesem Federraum ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Steuerfeder
aufgenommen, über
die der Steuerkolben innerhalb des Arbeitskolbens in eine Grundposition
vorgespannt ist.
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Das
gesamte System mit Pumpkolben, Arbeitskolben und Steuerkolben wird über eine
Pumpenfeder und die vorge nannte Steuerfeder in eine Grundposition
vorgespannt, in der der Pumpkolben und der Arbeitskolben eingefahren
sind und der Steuerkolben am gehäuseseitigen
Anschlag anliegt.
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Vorzugsweise
werden die Tank- und die Drucksteuerkante an einem Steuerbund des
Steuerkolbens ausgebildet, wobei die Steuerkanten jeweils mit Bezug
zu gehäusefesten
Steuerkanten mit negativer Überdeckung
ausgeführt
sind, so dass ein Anhalten des Arbeitskolbens in den Totpunkten
vermieden ist.
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Die
erfindungsgemäße Pumpe
wird vorzugsweise als Dieseleinspritzpumpe ausgeführt, wobei als
Druckmittel Dieselkraftstoff verwendet ist.
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Zur
Dämpfung
von Pulsationen des Druckmediums kann in einer Hochdruckleitung
ein Hydrospeicher vorgesehen werden.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Dieseleinspritzpumpe, die
als Druckübersetzer
ausgeführt
ist und
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2 bis 5 jeweils 1 entsprechende
Darstellungen der Pumpe in unterschiedlichen Betriebspositionen.
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In 1 ist
ein stark vereinfachter Längsschnitt
durch eine Dieseleinspritzpumpe 1. Diese hat ein Pump- oder Dieselteil 2 sowie
ein Hydraulikteil 4, die gemeinsam einen Druckübersetzer
bilden.
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Der
Dieselteil 2 hat einen an eine Vorförderpumpe angeschlossenen Niederdruckanschluss
ND und einen Dieselhochdruckanschluss HD, die über einen Saugkanal 8 bzw.
einen Hochdruckkanal 10 mit einem Pumpenraum 6 verbunden
sind. Im Saugkanal 8 ist ein als Rückschlagventil ausgeführtes Saugventil 12 und
im Hochdruckkanal 10 entsprechend ein Druckventil 14 angeordnet.
In einer Führungsbohrung 17 eines
Pumpengehäuses 16 des
Dieselteils 2 ist ein Pumpkolben 18 axial verschiebbar
geführt,
der mit seinem freien Endabschnitt in den Pumpenraum 6 eintaucht.
An diesem Endabschnitt trägt
der Pumpkolben 18 einen Anschlagring 20, der durch
Auflaufen auf eine den Pumpenraum 6 in Axialrichtung begrenzende
Ringstirnfläche 22 den
Hub des Pumpkolbens 18 begrenzt. Im Abstand zu der Ringstirnfläche 22 ist
im Pumpengehäuse 16 ein
Tankraum 24 ausgebildet, der über einen Tankkanal 26 mit
einem Tankanschluss TD des Dieselteils 2 verbunden ist.
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An
der in 1 rechten Stirnfläche des Dieselteils 2 ist
ein Führungsvorsprung 28 ausgebildet, der
von einer Führungsbohrung 17 durchsetzt
ist. Der Pumpkolben 18 erstreckt sich durch diesen Axialvorsprung 28 hindurch
und taucht in einen Druckraum 30 eines Gehäuses 32 des
Hydraulikteils 4 ein. An diesem Endabschnitt des Pumpkolbens 18 ist
ein Federteller 34 in Axialrichtung abgestützt, an
dem eine Pumpfeder 36 angreift, die mit ihrem anderen Endabschnitt
an einer Abstufung 38 des Pumpengehäuses 16 abgestützt ist.
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An
der Stirnfläche
des Axialvorsprungs 28 ist ein Faltenbalg 40 dichtend
angebracht, der nahe zum Federteller 34 am Außenumfang
des Pumpkolbens 18 befestigt ist. Der Faltenbalg 40 dichtet
somit die Führungsbohrung 17 und
den Pumpenraum 6 gegenüber
dem Druckraum 30 ab. Der von dem Faltenbalg 40 umgriffene
Raum ist über
einen Kanal 44 mit dem Tankraum 24 und somit mit
dem Tankanschluss TD verbunden. Somit kann über den Tankraum 24 und
den Tankanschluss TD Leckage abgeführt werden, die vom Pumpenraum 6 oder
vom Raum 42 her in den Tankraum gelangt.
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Durch
die Pumpenfeder 36 ist der Pumpkolben 18 gegen
einen Arbeitskolben 46 vorgespannt, der axial verschiebbar
in einer Axialbohrung 48 des Gehäuses 32 des Hydraulikteils 4 geführt ist.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat
der Arbeitskolben 46 an seinem in 1 linken Endabschnitt
einen Einsatz 50, gegen den der Pumpenkolben 18 stirnseitig
vorgespannt ist. Die im Druckraum 30 mündende Axialbohrung 48 ist
in Radialrichtung zu einem Tankringraum 52, einem Druckringraum 54 sowie
einer Nut 56 erweitert, die zwischen dem Tankringraum 52 und
dem Druckraum 30 angeordnet ist. Der Druckringraum 54 ist über einen
Druckkanal 58 mit einem Hydraulikdruckanschluss P und der
Tankringraum 52 ist über
einen Ablaufkanal 60 mit einem Hydrauliktankanschluss T
des Hydraulikteils 4 verbunden. Die Nut 56 steht über einen
Verbindungskanal 62 mit dem Druckkanal 58 in Verbindung.
Vom Ablaufkanal 60 zweigt ein Zweigkanal 64 ab,
der im Druckraum 30 mündet.
Die in 1 rechte Stirnfläche des Arbeitskolbens 46 begrenzt
in Axialrichtung gemeinsam mit einer Bodenfläche 68 der Axialbohrung 48 einen
Arbeitsraum 66.
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Der
Arbeitskolben 46 ist als hülsenförmiger Hohlkolben ausgeführt, in
dessen Innenbohrung 70 ein Steuerkolben 72 axial
verschiebbar geführt
ist. Dieser hat einen etwa mittig angeordneten Steuerbund 74,
dessen Ringstirn flächen
eine Tanksteuerkante 76 und eine Drucksteuerkante 78 begrenzen.
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Beidseitig
des Steuerbundes 74 sind am Steuerkolben 72 noch
zwei Führungsbünde 80, 82 ausgebildet, über die
der Steuerkolben 72 an den Umfangswänden der Innenbohrung 70 geführt ist.
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Der
in 1 linke Endabschnitt des Steuerkolbens 72 ist
radial zurückgesetzt
und taucht in einen Federraum 84 ein, der in Axialrichtung
einerseits von dem Einsatz 50 und andererseits von der
Ringschulter und der Stirnfläche
des Führungsbunds 80 begrenzt
ist. An der linken Ringstirnfläche
des Führungsbunds 80 ist
ein Federteller angeordnet, an dem eine Steuerfeder 86 angreift,
die am Einsatz 50 abgestützt ist.
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Im
Mantel des Arbeitskolbens 46 ist eine Schrägbohrung 88 ausgebildet, über die – in der
dargestellten Relativposition des Arbeitskolbens 46 – die Nut 56 mit
dem Federraum 84 verbunden ist, so dass in diesem dann
entsprechend der Druck am Hydraulikdruckanschluss P anliegt.
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Im
Mantel des Arbeitskolbens 46 sind darüber hinaus noch zwei Durchbrüche 90, 92 vorgesehen,
die während
des Hubs des Arbeitskolbens 46 stets in Überdeckung
mit dem Tankringraum 52 bzw. dem Druckringraum 54 stehen.
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Die
Axialbohrung 70 ist im Bereich des Steuerbunds 82 in
Radialrichtung erweitert, so dass zwei gehäusefeste Steuerkanten 94, 96 geschaffen
werden, die mit der Tanksteuerkante 76 bzw. der Drucksteuerkante 78 zusammenwirken.
Der Axialabstand der beiden gehäusefesten
Steuerkanten 94, 96 ist etwas größer als
die Axiallänge
des Steuerbunds 90 ausgebildet, so dass dieser mit negativer Überdeckung
ausgeführt
ist.
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Der
die beiden gehäusefesten
Steuerkanten 94, 96 ausbildende Raum ist über einen
Längskanal 98 mit
dem Arbeitsraum 66 verbunden. In der Axialbohrung 70 ist
des Weiteren noch ein Anschlag 100 ausgebildet, auf den
der Radialbund 82 bei einer Axialverschiebung nach rechts
innerhalb des Arbeitskolbens 46 aufläuft und somit den Hub des Steuerkolbens 72 begrenzt.
Der in 1 rechte Endabschnitt des Steuerkolbens 72 ist
durch eine an den Steuerbund 82 anschließende radial
zurückgesetzte
Kolbenstange 102 gebildet, deren Axiallänge etwas größer als
der Abstand des Anschlags 100 von der rechten (1)
Stirnfläche
des Arbeitskolbens 46 gewählt ist, so dass die Kolbenstange 102 bei
am Anschlag 100 anliegendem Steuerbund 82 aus
dem Arbeitskolben 46 in den Arbeitsraum 66 hinein
vorsteht.
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Wie
erwähnt,
bildet diese Konstruktion einen Druckübersetzer, dessen Übersetzungsverhältnis vom
Verhältnis
D/d abhängt,
wobei D der Durchmesser des Arbeitskolbens 46 und d der
Durchmesser des Pumpkolbens 18 ist. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
soll das Durchmesserverhältnis
D/d etwa so gewählt
sein, dass bei einem Druck von etwa 300 bar im Arbeitsraum 66 ein
maximaler Förderdruck
am Hochdruckanschluss HD von etwa 1400 bar erzeugt wird.
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Zum
besseren Verständnis
wird die Funktion der als Druckübersetzer
ausgeführten
Dieseleinspritzpumpe 1 erläutert.
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Es
sei angenommen, dass der Pumpkolben 18 gerade einen Förderhub
durchgeführt
hat und sich im unteren Totpunkt oder bereits in der ersten Phase des
Kolbenrückzugs
befindet. Diese Relativposition ist in 1 dargestellt.
Der Pumpenraum 6 ist dabei auf ein Minimum ver kleinert
und der Dieselkraftstoff wird über
das Druckventil 14 und den Diesel-Hochdruckanschluss zur
Einspritzanlage gefördert.
Dabei wird über
die Drucksteuerkante 78 und die gehäusefeste Steuerkante 96 ein
Steuerölquerschnitt
auf gesteuert, über
den der Hydraulikdruckanschluss P über den Druckkanal 58,
den Druckringraum 54, den Durchbruch 92, den Ringraum
zwischen dem Führungsbund 82 und
dem Steuerbund 74 sowie über den Längskanal 98 mit dem
Arbeitsraum 66 verbunden ist, so dass auf die in 1 rechten
Stirnflächen des
Arbeitskolbens 46 und des Steuerkolbens 72 zunächst der
Hydraulikdruck wirkt. Gleichzeitig befindet sich jedoch die Schrägbohrung 88 in Überdeckung mit
der Nut 56, so dass der Federraum 84 über die Schrägbohrung 88,
die Nut 56 und den Verbindungskanal 62 ebenfalls
mit dem Hydraulikdruck beaufschlagt ist. Die Stirnflächen des
Steuerkolbens 72 sind somit druckausgeglichen, so dass
dieser durch die Kraft der Steuerfeder 86 aus der in 1 dargestellten
Position nach rechts verschoben wird und entsprechend über die
Drucksteuerkante 78 die Verbindung zum Hydraulikanschluss
P zugesteuert wird, während über die
Tanksteuerkante 76 im Zusammenwirken mit der gehäusefesten
Steuerkante 94 eine Verbindung vom Hydrauliktankanschluss
T über den
Ablaufkanal 60, den Durchbruch 90, den Ringraum
zwischen dem Führungsbund 80 und
dem Steuerbund 90, den aufgesteuerten Querschnitt zwischen
den Steuerkanten 76, 94 und über den Verbindungskanal 98 mit
dem Arbeitsraum 66 aufgesteuert wird – die in 1 rechte
Stirnfläche
des Arbeitskolbens 46 ist somit mit Hydrauliktankdruck
beaufschlagt. Da der Druckraum 30 über den Zweigkanal 64 stets
mit dem Hydrauliktankanschluss T verbunden ist, wirkt auch auf die
linke Stirnfläche
des Arbeitskolbens 46 der Hydrauliktankdruck – der Arbeitskolben
ist druckausgeglichen und wird durch die Kraft der Pumpenfeder 36,
die über
den Pumpkolben 18 auf den Arbeitskolben 46 übertragen
wird in der Darstellung gemäß 1 nach
rechts verschoben. Aufgrund der leicht negativen Überdeckung
des Steuerbunds 90 mit den beiden gehäusefesten Steuerkanten 94, 96 wird
verhindert, dass der Arbeitskolben 46 im Bereich des Totpunktes
beim Umsteuern stehen bleibt. Durch die Bewegung des Pumpkolbens 18 und
des Arbeitskolbens 46 nach rechts in 1 wird
der Pumpenraum 6 vergrößert und
dementsprechend Dieselkraftstoff über das sich öffnende Saugventil 12 über den
Diesel-Niederdruckanschluss ND mit Vorförderdruck angesaugt. Dieser
Vorförderdruck
wirkt auf die in 1 linke Stirnfläche des Pumpkolbens 18 und
unterstützt
somit die Wirkung der Pumpenfeder 36, so dass der Pumpkolben 18 beschleunigt
wird.
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Wie
in 2 dargestellt, wird nach einem bestimmten Hub
die Überdeckung
zwischen der Schrägbohrung 88 und
der Nut 56 aufgehoben, so dass die Steuerölverbindung
zwischen dem Federraum 84 und dem zum Hydraulikdruckanschluss
P führenden
Verbindungskanal 62 zugesteuert wird. Nach einem weiteren
Hub gelangt die Schrägbohrung 88 in Überdeckung
mit dem Tankringraum 54, so dass entsprechend der Federraum 84 zum
Hydrauliktankanschluss T hin entlastet wird. Der Steuerkolben 72 verbleibt
jedoch in seiner Relativposition mit Bezug zum Arbeitskolben 46,
da der Steuerkolben 74 weiterhin durch die Kraft der Steuerfeder 86 gegen
den Anschlag 100 gedrückt
wird. Der Arbeitsraum 66 ist auch in dieser Phase durch
den aufgesteuerten Querschnitt zwischen der Tanksteuerkante 76 und
der gehäusefesten
Steuerkante 94 mit Tankdruck beaufschlagt – der Saughub
des Pumpkolbens 18 geht weiter.
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Wie
in 3 dargestellt, läuft die Kolbenstange 102 des
Steuerkolbens 72 nach einem weiteren Hub auf die Bodenfläche 68 auf,
so dass sich der Steuerkolben 72 nicht mehr weiter nach
rechts bewegen kann, während
sich der Arbeitskolben 46 und der Pumpkolben 18 weiter
nach rechts (3) bewegen. Durch die Relativverschiebung
zwischen Arbeitskolben 46 und Steuerkolben 72 wird
dann über
die Tanksteuerkante 76 die Verbindung zum Hydrauliktankanschluss
T zugesteuert und dadurch wird die Bewegung des Arbeitskolbens 46 abgebremst.
Dieses Abbremsen alleine durch das Schließen der Tankverbindung dürfte durch
das Ansteigen des Drucks im sich verkleinernden Arbeitsraum 66 verursacht
sein. Die Drucksteuerkante 78 beginnt – wie in 3 dargestellt – die Verbindung
zwischen dem Arbeitsraum 66 und dem Hydraulikdruckanschluss
P aufzusteuern, so dass der Druck im Arbeitsraum 66 ansteigt,
wobei die negative Überdeckung
des Steuerkolbens 74 dafür sorgt, dass diese Bewegung
nicht unterbrochen wird. Durch den ansteigenden Druck im Arbeitsraum 66 wird
der Steuerkolben 72 gegen die Kraft der Steuerfeder 86 nach
links verschoben, so dass der Öffnungsquerschnitt
zum Hydraulikdruckanschluss weiter aufgesteuert wird. Der Arbeitskolben 46 bewegt
sich dabei solange weiter nach rechts (3) bis die
auf seine rechte Stirnfläche
wirkende Druckkraft größer ist
als die vom Dieselvorförderdruck
auf den Pumpkolben 18 wirkende Kraft und die Kraft der Pumpenfeder 36.
Beim Ausführungsbeispiel
ist dies bei einem Druck von etwa 10 bar im Arbeitsraum 66 erreicht.
In der Folge werden der Arbeitskolben 46 und der Pumpkolben 18 aus
der in 3 dargestellten Totpunktlage nach links beschleunigt – der Förderhub
der Dieseleinspritzpumpe beginnt (siehe 4). Der
von der Drucksteuerkante 78 auf gesteuerte Querschnitt
hat seinen maximalen Wert erreicht, da der Steuerkolben 72 mit
seinem linken Endabschnitt auf den Einsatz 50 aufgelaufen
ist. Der Federraum 84 ist weiter über die Schrägbohrung 88 mit
dem Hydrauliktankanschluss T verbunden. Der Druck im Arbeitsraum 66 steigt
auf seinen Maximalwert an, der beispielsweise 300 bar beträgt. wie
vorstehend ausgeführt,
beträgt
der maximale Dieselförderdruck
dann etwa 1400 bar. Der Dieselkraftstoff wird über das geöffnete Druckventil 14 zur
Einspritzanlage des Motors gefördert.
Zur Vergleichmäßigung der
Pulsation der Dieseleinspritzpumpe ist in der an den Diesel-Hochdruckanschluss
HD angeschlossenen Förderleitung
ein Speicher geschaltet.
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Sollte
nun der Dieseldruck aus irgend einem Grund einen vorbestimmten Maximalwert überschreiten,
so könnte
der am Hydraulikdruckanschluss P anliegende Hydraulikdruck den Arbeitskolben 46 gegen diesen übermäßigen Druck
nicht weiter bewegen – der
Arbeitskolben 46 würde
stehen bleiben bis der übermäßige Druck
im Druckraum 6 abgebaut wäre und sich erst dann einfach
aufgrund der vorbeschriebenen Druckverhältnisse weiter bewegen. Der
maximale Förderdruck
ist somit auf sehr einfache Weise begrenzt.
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Kurz
vor Erreichen des in 5 dargestellten Totpunktes,
in dem der Druckraum 6 sein minimales Volumen aufweist,
gelangt die Schrägbohrung 88 in Überdeckung
mit der Nut 56, so dass der Federraum 84 mit dem
Hydraulikdruckanschluss P verbunden wird. Dieser Druck wirkt auch
auf die in 5 rechte Stirnseite des Steuerkolbens 72,
so dass dieser durch die Kraft der Steuerfeder 86 nach
rechts mit Bezug zum Arbeitskolben 46 bewegt wird. Die
Drucksteuerkante 78 steuert dabei die Verbindung zwischen
dem Hydraulikdruckanschluss P und dem Arbeitsraum 66 zu,
während
durch die Tanksteuerkante 76 die Verbindung zum Hydrauliktankanschluss
T auf gesteuert wird, so dass im Arbeitsraum 66 der Tankdruck
anliegt. Der dabei noch im Druckraum 6 anstehende Dieselhochdruck
wirkt dann nach rechts auf den Pumpkolben 18 und den Arbeitskolben 46,
so dass diese abgebremst und zurückbewegt
werden – der
Zyklus beginnt – wie
in 1 dargestellt – von vorne.
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Wie
erwähnt,
kann der vorbeschriebene Kraftübersetzer
zur Druckbeaufschlagung anderer Medien verwendet werden und kann
beispielsweise bei einer Innenhochdruckpresse oder zum Wasserstrahlschneiden
eingesetzt werden.
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Offenbart
ist eine Pumpe, insbesondere eine Dieseleinspritzpumpe, bei der
ein Pumpkolben über einen
Oszillierzylinder betätigt
wird. Oszillierzylinder und Pumpkolben bilden einen Druckübersetzer
dessen Übersetzungsverhältnis den
maximal einstellbaren Förderdruck
bestimmt.
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- 1
- Pumpe
- 2
- Dieselteil
- 4
- Hydraulikteil
- 6
- Pumpenraum
- 8
- Saugkanal
- 10
- Hochdruckkanal
- 12
- Saugventil
- 14
- Druckventil
- 16
- Pumpengehäuse
- 17
- Führungsbohrung
- 18
- Pumpenkolben
- 20
- Anschlagring
- 22
- Ringstirnfläche
- 24
- Tankraum
- 26
- Tankkanal
- 28
- Axialvorsprung
- 30
- Druckraum
- 32
- Gehäuse
- 34
- Federteller
- 36
- Pumpenfeder
- 38
- Abstufung
- 40
- Faltenbalg
- 42
- Raum
- 44
- Kanal
- 46
- Arbeitskolben
- 48
- Axialbohrung
- 50
- Einsatz
- 52
- Tankringraum
- 54
- Druckringraum
- 56
- Nut
- 58
- Druckkanal
- 60
- Ablaufkanal
- 62
- Verbindungskanal
- 64
- Zweigkanal
- 66
- Arbeitsraum
- 68
- Bodenfläche
- 70
- Innenbohrung
- 72
- Steuerkolben
- 74
- Steuerbund
- 76
- Tanksteuerkante
- 78
- Drucksteuerkante
- 80
- Führungsbund
- 82
- Führungsbund
- 84
- Federraum
- 86
- Steuerfeder
- 88
- Schrägbohrung
- 90
- Durchbruch
- 92
- Durchbruch
- 94
- Steuerkante
- 96
- Steuerkante
- 98
- Längskanal
- 100
- Anschlag
- 102
- Kolbenstange