DE1100540B

DE1100540B - Electromagnetically operated pump for injecting a liquid fuel into a ceramic furnace

Info

Publication number: DE1100540B
Application number: DEL30644A
Authority: DE
Inventors: Manfred Leisenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-06-23
Filing date: 1958-06-23
Publication date: 1961-02-23

Description

Elektromagnetisch betätigte Pumpe zum Einspritzen eines flüssigen Brenstoffes in einen keramischen Ofen Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte, zum Einspritzen eines flüssigen Brennstoffes in einen keramischen Ofen dienende Pumpe mit einem Hohlzylinder, einer diesen umgebenden Magnetspule, einem in dem Hohlzylinder beweglichen, bei Erregung .der Magnetspule .gegen eine Feder in der einen Richtung und bei Unterbrechung der Erregung durch .die Feder in der anderen Richtung bewegten Kolben und je einem durch die Bewegung des Kolbens -esteuerten Ei;nlaß- und Auslaßventid.Electromagnetically operated pump for injecting a liquid Fuel in a ceramic furnace The invention relates to an electromagnetic operated to inject a liquid fuel into a ceramic furnace Serving pump with a hollow cylinder, a magnetic coil surrounding it, a movable in the hollow cylinder, when energized .the magnetic coil. against a spring in one direction and when the excitation is interrupted by .the spring in the piston moved in another direction and one controlled by the movement of the piston Egg, inlet and outlet valves.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung derartiger bekannter Einspritzpumpen, um bei geringstem Aufwand und größter Wirtschaftlichkeit scharfe und gleichmäßige Impulse zu gewährleisten.The invention aims to improve such known injection pumps, to be sharp and uniform with the least effort and the greatest economic efficiency To ensure impulses.

Erfindungsgemäß wird die Magnetspule auf einem unmittelbar auf einer Laufbuchse des Kolbens sitzenden unmagnetischen Metallzylinder aufgewickelt und zwischen ihrer äußeren Mantelfläche und dem Spuleneliäuse ein freier Raum angeordnet, während der Durchmesser des Kolbens etwa das 16- bis 25fache seines Hubes beträgt.According to the invention, the solenoid is on a directly on a Liner of the piston seated non-magnetic metal cylinder wound and a free space is arranged between its outer surface and the coil housing, while the diameter of the piston is about 16 to 25 times its stroke.

Zweckmäßig wird außerdem der magnetische Luftspalt etwa in Höhe der Mitte der Magnetspule angenrdnet.In addition, the magnetic air gap is expedient approximately at the level of Attached to the center of the solenoid.

Durch Aufwickeln der Magnetspule unmittelbar auf -irren nicht dem Verschleiß ausgesetzten, nichtmagnetischen Metallzylinder, der mit kleinster Passung auf der Laufbuchse sitzt, wird ein rascher und guter Übergang der Spulenwärme auf das im Kolben be- findliche Öl und außerdem dessen Vorwärmung erreicht. Gleichzeitig wird eine Überhitzung der Spule vermieden, da die Öltemperatur .stets unterhalb .der Spulentemperatur bleibt. Als weiterer Vorteil ergibt sich eine leichte Auswechselbarkeit der Laufbuchse, die kürzer als die Spulenlänge gehalten werden kann.By winding the magnet coil is not exposed directly to -irren to wear, non-magnetic metal cylinder which sits with the smallest fitting on the liner, a rapid and good junction of the coil heat to the loading-sensitive in the piston oil and also the pre-heating is achieved. At the same time, overheating of the coil is avoided, since the oil temperature always remains below the coil temperature. Another advantage is that the bushing is easy to replace and can be kept shorter than the length of the reel.

Durch verhältnismäßig großen Abstand der Spulenj,berfläche von .den sie einschließenden Gehäuseteilen wird eine hinreichende Isolierung der Spule gegenäber plötzlich auftretenden Überhitzungen des Genäuses durch aus dem Ofen bei Überdruck austretende heiße Gase erzielt, was im grobkeramischen Betrieb mitunter vorkommen kann. Zu diesem Zweck wird nach einem Erfindungsvorschlag das Gehäuse luftdicht, und zwar so ausgebildet, daß der Wärmestrahlung des Ofens eine möglichst kleine Fläche ausgesetzt ist. Außerdem wird zwischen Brennersitzfläche und Ofenfläche zweckmäßig ein. Asbestring eingefügt.Due to the relatively large distance between the coils, the surface of the the housing parts enclosing them will provide adequate insulation for the coil Sudden overheating of the housing due to excess pressure from the oven escaping hot gases achieved, which sometimes happens in heavy clay operations can. For this purpose, according to an invention proposal, the housing is airtight, designed so that the heat radiation of the furnace is as small as possible Surface is exposed. It is also useful between the burner seat and the furnace surface a. Asbestos ring inserted.

Die Anordnung des magnetischen Luftspaltes etwa in Höhe der Spulenmitte, also im Raum der größten Gleichmäßigkeit und Stärke des Magnetfeldes hat in Verbindung mit dem besonders kleinen Kolbenhub neben einer minimalen Abnutzung den Vorteil, daß für das Magnetfeld -nur eine verhältnismäßig kleine Spule mitgeringer Stromaufnahme genügt und scharfe Impulse erhalten werden.The arrangement of the magnetic air gap approximately at the height of the center of the coil, So in the space of the greatest uniformity and strength of the magnetic field has been connected with the particularly small piston stroke in addition to minimal wear and tear, the advantage that for the magnetic field -only a relatively small coil with low power consumption is sufficient and sharp impulses are obtained.

Die als Kraftlinienrückschluß dienenden Teile des Spulengehäuses werden zweckmäßig aus Gußeisengefertigt und so bemessen, daß sich diese Teile im Zustand der magnetischen Sättigung befinden. Infolgedessen ändert sich die magnetische Feldstärke während des Kolbenhubes praktisch nicht, so daß ein gleichmäßiger Antrieb des Kolbens erreicht und der Einfluß von Netzspannungsschwankungen ausgeschaltet wird.The parts of the coil housing which are used as the return path of the lines of force are expediently made of cast iron and dimensioned so that these parts are in the state magnetic saturation. As a result, the magnetic field strength changes practically not during the piston stroke, so that a uniform drive of the piston achieved and the influence of mains voltage fluctuations is eliminated.

Die Erregung der Magnetspule wird vorteilhaft durch einen mit einer Frequenz von etwa 2 Hz arbeitenden Impulsgeber gesteuert, .der aus der Kombination eines Schwingungskreises mit einem als Schalter wirkenden Magnetverstärker besteht.The excitation of the solenoid is advantageous by a with a Frequency of about 2 Hz working pulse generator controlled, .the combination an oscillating circuit with a magnetic amplifier acting as a switch.

Die Impulsgabe für die Einschaltzeiten der Magnetspule erfolgt zweckmäßig nicht in Abhängigkeit der ?Netzfrequenz, sondern durch einen besonderen, vorzugsweise etwa 6000 Schaltungen pro Stunde ausführenden Magnetverstärker, der durch Frequenzen von etwa 2 Hz erregt wird und stets im horizontalen Teil seiner Magnetis.ierungskurve arbeitet. Diese niedrigen Frequenzen tragen wesentlich zur Erhöhung der Lebensdauer des Brenners bei und lassen sich leicht durch einen einfachen Schwingungskreis mit zwischengeschaltetem Verstärker, der nur eine kleine Leistung zu haben braucht und beispielsweise als keiner Abnutzung unterworfene Transistoreinheit ausgeführt sein kann, erzeugen. Eine solche Anordnung arbeitet verschleiß- und wartungsfrei und verbürgt dadurch eine weitere Erhöhung der Betriebssicherheit.The impulses for the switch-on times of the solenoid are expedient not depending on the? mains frequency, but by a special one, preferably Magnetic amplifier executing about 6000 operations per hour, which is controlled by frequencies is excited by about 2 Hz and always in the horizontal part of its magnetization curve is working. These low frequencies contribute significantly to increasing the service life of the burner and can easily be controlled by a simple oscillation circuit intermediate amplifier which only needs to have a small amount of power and for example, be designed as a transistor unit that is not subject to wear can generate. Such an arrangement works wear-free and maintenance-free and thereby guarantees a further increase in operational safety.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt, Fig. 2 ein Schaltschema für den Impulsgeber.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely shows Fig. 1 is a side view of a fuel injector according to the invention, partially in section, Fig. 2 is a circuit diagram for the pulse generator.

Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 1-sitztmit ihrem Düsenende 2 im Schürloch 3 einer Brennstelle eines keramischen Ofens 4. Die mit .dem Ofen 4 in Berührung stehende Stirnseite 5 des aus den beiden Teilen 6 und 7 bestehenden Gehäuses der Vorrichtung 1 ist möglichst klein gehalten, um den aus dem Ofen etwa austretenden heißen Gasen nur eine geringe Angriffsfläche zu bieten und dadurch eine schädliche Erwärmung der Innenteile, insbesondere der Magnetspule 15, zu verhindern.The fuel injector 1 sits with its nozzle end 2 in the Schürloch 3 of a burning point of a ceramic furnace 4. The with .dem furnace 4 in Contact standing face 5 of the housing consisting of the two parts 6 and 7 the device 1 is kept as small as possible in order to approximately escape from the furnace To offer hot gases only a small area of attack and thus a harmful one To prevent heating of the internal parts, in particular the magnetic coil 15.

Im Oberteil 7 des Gehäuses 1 ist ein Schlauchnippel 9 vorgesehen, über den das von einer Ringleitung kommende 0I in -einen Ringkanal 10 und von da über einen Ringfilter 11 in den Raum 12 über dem Kolben 13 mit dem Einlaßventil 14 gelangt. Dieses erhält einen möglichst großen Durchmesser, um den Widerstand für den Öldurchfluß klein zu halten. Dabei läßt sich durch Verwendung von Federn mit begrenztem Federweg eine Ermüdung des Federmaterials vermeiden und eine kurze Schließzeit erreichen. Der Kolben 13 bildet -den Kern für die Magnetspule 15. Die magnetischen Werte sind so bemessen"daß der Hub des Kolbens nur etwa 1/1s bis 1/25 des Kolbendurchmessers beträgt. Bei einem Kolhendurchmesser von 5 cm ergibt sich demnach -ein Hub von nur 2 bis 3 mm. Dies hat einerseits infolge des geringen Kolbenweges je Arbeitshub eine minimale Abnutzung von Kolben- und Laufbuchsenwandung zur Folge, andererseits einen günstigen elektrischen Wirkungsgrad, da es ohne weiteres möglich ist, den dem Hub des Kolbens 13 entsprechenden Luftspalt 34 et-,va in Höhe der Mitte der Spule vorzusehen und dadurch den Kolben 13 in einem gleichmäßigen magnetischen Feld arbeiten zu lassen und trotzdem mit einer kleinen Baulänge für die Spule 15 auszukommen.A hose nipple 9 is provided in the upper part 7 of the housing 1, Via the OI coming from a ring line into a ring channel 10 and from there Via a ring filter 11 into the space 12 above the piston 13 with the inlet valve 14 arrives. This is given the largest possible diameter to accommodate the resistance to keep the oil flow small. This can be done by using springs with limited spring travel avoid fatigue of the spring material and a short one Reach closing time. The piston 13 forms the core for the magnetic coil 15. The magnetic values are dimensioned so that the stroke of the piston is only about 1 / 1s to 1/25 of the piston diameter is. With a piston diameter of 5 cm, the result is therefore -a stroke of only 2 to 3 mm. On the one hand, this is due to the short piston travel Minimal wear of the piston and liner wall per working stroke results, on the other hand, a favorable electrical efficiency, since it is easily possible is, the air gap 34 corresponding to the stroke of the piston 13, and above all at the level of the middle to provide the coil and thereby the piston 13 in a uniform magnetic To let the field work and still with a small overall length for the coil 15 get along.

Der Kolben 13 ist für den Öldurchfluß bei 16 durchbohrt. Sein Hub ist mittels der Anschlagplatte 17 und einer Spindel 18 mit Zeigergriff 19 von außen einstellbar. Die Anschlagplatte 17 weist radiale Bohrungen 20 auf, durch die das Öl zum Einlaßventil 14 gelangt. Am unteren Ende ruht der Kolben 13 auf einer Rückholfeder 21, die in einer Ausdrehung 22 dies Kolbens geführt ist und deren unteres Ende auf einem den Kolbenraum unten abschließenden Füllstück 23 ruht.The piston 13 is pierced at 16 for the flow of oil. Its hub is by means of the stop plate 17 and a spindle 18 with pointer handle 19 from the outside adjustable. The stop plate 17 has radial bores 20 through which the Oil reaches the inlet valve 14. At the lower end, the piston 13 rests on a return spring 21, which is guided in a recess 22 this piston and its lower end a filler piece 23 closing off the piston chamber at the bottom.

Der untere Teil des den Kolben 13 .aufnehmenden Zylinderraumes ist oberhalb des Füllstückes 23 mit einer Laufbuchse 24 ausgekleidet. Auf der Laufbuchse 24 und einem Teil :des Füllstückes 23 ist mit feiner Passung ein Wärme gut leitender, nicht magnetischer Metallzylinder 31, vorzugsweise aus Kupfer oder Messing, aufgebracht, .auf den unmittelbardie Magnetspule 15 aufgewickelt ist, damit ein guter und rascher Übergang der Spulenwärme zum Öl im Inneren des Kolben- und Zylinderraumes ermöglicht wird. Hierdurch wird einerseits eine Überhitzung der Spule 15 vermieden, andererseits eine Vorwärmung-des einDuspritzenden Öls erhalten. Die Magnetspule 15 ist im übrigen so eingebaut, daß ihre Oberfläche einschließlich der Stirnflächen durch einen hinreichend :großen Luftraum 25 von den umgebenden Gehäuseteilen 6, 7 getrennt ist. Dies hat den Zweck, Beschädigungen der Spüle bei plötzlichen starken Erhitzungen der Gehäusewandung 6 durch aus dem Schürloch 3 austretende heiße Gase zu vermeiden. Anden unteren Teil des ebenfalls durchbohrten Füllstückes 23 schließt sich das Auslaßventil 26 mit der Einspritzdüse 27 an. Auslaßventil 26 und Einspritzdüse 27 sitzen zum leichten Auswechseln und Reinigen in einem leicht abziehbaren ringförmigen Gehäusetei12, der mit seinem Mundstück 2' im Schürloch 3 des Ofens sitzt.The lower part of the piston 13 .aufnahmenden cylinder space is Lined with a bushing 24 above the filler piece 23. On the liner 24 and a part: the filler piece 23 is a good heat conductor with a fine fit, non-magnetic metal cylinder 31, preferably made of copper or brass, applied, .on which the magnet coil 15 is wound immediately, so that a good and faster Transition of the coil heat to the oil in the interior of the piston and cylinder chamber is made possible will. As a result, overheating of the coil 15 is avoided on the one hand, and on the other hand receive a preheating of the injecting oil. The solenoid 15 is otherwise installed in such a way that their surface, including the end faces, is adequately covered by one : large air space 25 from the surrounding housing parts 6, 7 is separated. this has the purpose of damaging the sink in the event of sudden strong heating of the housing wall 6 to avoid hot gases escaping from the poking hole 3. Andes lower part of the likewise pierced filler piece 23, the outlet valve 26 closes with it of the injector 27. Exhaust valve 26 and injector 27 sit for easy Replacement and cleaning in an easily removable ring-shaped housing part, which sits with its mouthpiece 2 'in the poking hole 3 of the furnace.

Die Wicklungsenden 28 der Magnetspule 15 sind zu einem Schaltkasten 29 geführt, der über das Anschlußkabe130 gespeist wird.The winding ends 28 of the solenoid 15 are to a switch box 29 out, which is fed via the connection cable 130.

Die im magnetischen Kraftfeld liegenden und als Rücksch1uß für die Kraftlinien dienenden Gehäuseteile sowie das Füllstück 23 sind aus Gußeisen ,gefertigt, das im Betrieb der Magnetspule 15 .sofort über den Sättigungsknick seiner Magnetisierungskurve hinaus magnetisiert wird, damit beim Arbeitshub im geradlinigen Teil der Charakteristik und infolgedessen mit stets gleichbleibender Feldstärke gearbeitet wird. Hierdurch ergibt sich eine vollkommen gleichmäßige Ölförderung bei bestem Wirkungsgrad.Those lying in the magnetic force field and as a return for the Housing parts serving the lines of force and the filler piece 23 are made of cast iron, that during operation of the magnet coil 15. Immediately above the saturation kink of its magnetization curve is also magnetized, so that on the working stroke in the straight part of the characteristic and as a result one works with a constant field strength. Through this the result is a completely uniform oil delivery with the best efficiency.

Zur Erregung der Magnetspule 15 mit der niedrigen Frequenz von etwa 2 Hz wird vorteilhaft ein durch einen Schwingungskreis gesteuerter Magnetverstärker verwendet. Diese Frequenz läßt sich im Dauerbetrieb nicht mit normalen Schaltern erreichen. Da zur Verringerung der Unfallgefahr mit kleinen Spannungen und entsprechend hohen Strömen gearbeitet werden muß und der muhe Ziegeleibetrieb besonders robuste Apparate verlangt, ist die Verwendung von Röhrengleichrichtern nicht zweckmäßig. Nach der Erfindung wird daher zur Impulsgabe ein Magnetverstärker in der Weise verwendet, daß er als Schalter arbeitet, der allerdings nicht vollständig öffnet und schließt. Dies fällt jedoch im praktischen Betrieb nicht ins Gewicht, da im Gegensatz zu den üblichen Schalteranordnungen keine Abnutzung auftritt. Zwischen Schwingungskreis und Magnetverstärker kann erforderlichenfalls ein kleiner Röhren- oder Transistorverstärker zwischengeschaltet werden. Als besonderer Vorteil der beschriebenen Anordnung ergibt sich für die erfindungsgemäße Kombination von $rennstoffeinspritzvorrichtung und Impulsgeber mit Schalteinrichtung nur ein einziger bewegter und der Abnutzung unterworfener Teil, nämlich der Kolben 13 der Einspritzvorrichtung.To excite the solenoid 15 with the low frequency of about 2 Hz is advantageously a magnetic amplifier controlled by an oscillating circuit used. This frequency cannot be controlled with normal switches in continuous operation reach. As to reduce the risk of accidents with small voltages and accordingly high currents have to be worked and the difficult brickworks are particularly robust Apparatus, the use of tube rectifiers is not appropriate. According to the invention, therefore, a magnetic amplifier is used for pulse generation in such a way that that it works as a switch that does not open and close completely. However, this is not important in practical operation because, in contrast to the usual switch arrangements no wear occurs. Between the oscillating circuit and magnetic amplifier can be a small tube or transistor amplifier if necessary be interposed. As a particular advantage of the arrangement described results in favor of the inventive combination of fuel injection device and Pulse generator with switching device only a single moving and subject to wear and tear Part, namely the piston 13 of the injection device.

In dem Schaltschema der Fig. 2 bedeuten 33, 34 uie Anschlußklemmen, 35 den als Schalter arbeiten-,len Maignetverstärker, 36 einen Gleichrichter und 37, 38 die Ausgangsklemmen zum Anschluß der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 1. Der Magnetverstärker 35 wird unmittelbar oder über einen zwischengeschalteten und nicht dargestellten Zwischenverstärker von einem Schwingungskreis 39 mit etwa 2 Hz Frequenz erregt.In the circuit diagram of FIG. 2, 33, 34 and connection terminals, 35 work as a switch, len Maignet amplifier, 36 a rectifier and 37, 38 the output terminals for connecting the fuel injectors 1. The magnetic amplifier 35 is directly or via an interposed and intermediate amplifier, not shown, of an oscillating circuit 39 with approximately 2 Hz frequency excited.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetically operated pump for injecting a liquid fuel into a ceramic furnace with a hollow cylinder, a magnetic coil surrounding it, a movable in the hollow cylinder, when the magnetic coil is excited against a spring in one direction and when the excitation is interrupted by the spring Piston moved in the other direction and one inlet and one outlet valve each controlled by the movement of the piston, characterized in that the magnetic coil (15) is wound onto a primordial magnetic metal cylinder (31) seated directly on a sleeve (24) of the piston (13) and a free space (25) is arranged between its outer circumferential surface and the coil housing (6, 7) and the diameter of the piston (13) is approximately 16 to 25 times its stroke.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the Air gap (34) is arranged approximately at the height of the center of the coil.

3. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that the parts serving as the line of force return of the coil housing (6, 7, 23) are made of cast iron and are dimensioned so that these parts are in a state of magnetic saturation.

4. Pump after one of claims 1 to 3, characterized in that the housing (6, 7) on his is retracted on the furnace roof seated end.

5. Pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the excitation of the magnetic coil (15) is controlled by a pulse generator operating at a frequency of about 2 Hz, which consists of the combination of an oscillating circuit (39) with a switch acting magnetic amplifier (35). Documents considered: German utility model No. 1711 194; French patent specification No. 1 153 913.