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Einrichtung zum Steuern eines Abschaltventils an Heizeinrichtungen
. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern eines in einer Leitung
für flüssigen Brennstoff zwischen einer Biennstoffpurnpe und einer Zerstäuberdüse
angeordneten Abschaltventils an Heizeinrichtungen.
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. Derartige Abschaltventile haben die Aufgabe, die Brennstofförderung
zur Düse automatisch zu unterbrechen, wenn die Förderpumpe abgeschaltet wird. Bisher
wurden diese Abschaltventile vom Pumpendruck gesteuert, da der nachlassende Druck
ein .typisches Kennzeichen für die abgeschaltete -und nur noch auslaufende Pumpe
ist.
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Allerdings hat sich gezeigt, daß das Abschaltventil erst geraume Zeit
nach dem Abschalten der Pumpe die Förderung zur Düse unterbricht. Dies geschieht
im allgemeinen aber erst, wenn die Antriebsdrehzahl der Pumpe auf etwa
15 % abgesunken ist.
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Es ist ferner ein magnetisches Abschaltventil bekannt, das durch Ein-
und Ausschalten des Erregerstromes betätigt wird. Bei einer.solchen Fremdsteuerung
ist überhaupt keine Abhängigkeit von der Pumpentätigkeit vorhanden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abschaltventil in bewährter
Weise vom Betriebszustand des von der Pumpe geförderten Brennstoffs zu steuern,
dabei aber das Abschaltventil wesentlich früher als bisher ansprechen zu lassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer Förderleitung
der Brennstoffpumpe eine das Abschaltventil steuernde Mengenmeßeinrichtung, insbesondere
eine Druckdifferenz-Meßeinrichtung, angeordnet ist.
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Diesem Vorschlag liegt die überlegung zugrunde, daß der Förderdruck
bei einer Brenneranlage mit flüssigem Brennstoff künstlich hochgehalten wird, und
zwar durch das in jeder dieser Anlagen vorgesehene Druckregelventil, das den Druck
durch Rückleitung eines mehr oder weniger großen Teils des von der Pumpe geförderten
Brennstoffs auf die Saugseite der Pumpe oder in den Brennstofftank konstant zu halten
versucht. Nur aus diesem Grund schaltet das vom Druck gesteuerte Abschaltventil
so spät. Demgegenüber ist die von der Pumpe geförderte Brennstoffinenge direkt proportional
der Pumpenantriebsdrehzahl. Man kann das Abschaltventil daher auf jeden beliebigen
Mengenwert einstellen, beispielsweise einen Wert, der etwa 50% der Pumpenantriebsdrehzahl
entspricht und bei dem das Druckregelventil auf jeden Fall noch den Betriebsdruck
in der Anlage aufrechtzuerhalten vermag.
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Bisher hat man Anlagen gebaut, bei denen das Druckregelventil und
das Abschaltventil zu einer Baueinheit vereinigt waren, die von einer einzigen auf
den Betriebsdruck abgestimmten Feder gesteuert wurde. Dies bedeutete, daß das Abschaltventil
grundsätzlich erst schalten konnte, wenn der Betriebsdruck unterschritten wurde.
Bei der erfindungsgemäßen Mengensteuerung dagegen sind die Funktionen des Druckregelventils
und des Abschaltventils klar voneinander getrennt, und man kann denienigen Mengenwert,
bei dem das Abschaltventil betätigt werden soll, unabhängig vom Betriebsdruck wählen.
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Für die erfindungsgemäße Steuerung ist es zunächst gleichgültig, an
welcher Stelle der Anlage die Menge gemessen wird. Vorzugsweise befindet sich die
Mengenmeßeinrichtung in der Förderleitung zwischen der Brennstoffpumpe und einer
vom Druckregelventil gesteuerten Rücklaufleituhg. Jedoch könnte auch der durch die
Rücklaufleitung geförderte Teil des flüssigen Brennstoffs ein Maß für die gesamte
Fördermenge der Brennstoffpumpe sein.
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Die Druckdifferenz-Meßeinrichtung kann eine üb-
liche Blende
aufweisen, die in die Förderleitung des flüssigen Brennstoffs geschaltet ist. Der
an dieser Blende auftretende Druckabfall wird dann zum Steuern des Abschaltventils
benutzt. Die übertragung des Meßwerts auf das Abschaltventil kann auf beliebige
Weise erfolgen, beispielsweise elektrisch oder hydraulisch. Besonders einfach *ist
jedoch eine Konstruktion, bei der die Blende eine in Abhängigkeit von der Druckflußmenge
veränderliche öffnung hat und diese Änderungsbewegung direkt auf das Abschaltventil
einwirkt, z. B. die Arretierung einer Schließfeder löst. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Blendöffnung durch ein verschiebbares Teil änderbar, das, sich an der Schließfeder
des Abschaltventils abstutzt. Die Schließfeder
wirkt hierbei gleichzeitig
als dasjenige Element, das jedem Differenzdruck eine bestimmte Blendöffnung und
Verschiebestellung zuordnet.
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#Große Verschiebebewegungen bei der veränderlichen Blendenöffnung
erhält man, wenn die Blende durch zwei relativ zueinander bewegliche Teile begrenzt
wird, von. denen das eine mit einer zylindrischen und das andere mit einer konischen
Fläche ausgestattet ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die öffnungsbewegung
des Abschaltventilkörpers kleiner als die Verschiebebewegung des beweglichen Blendenteils,
und zwischen Ventilkörper und Blendenteil besteht eine Reibungsverbindung. Dies
hat den Vorteil, daß das Abschaltventil nur einen sehr kleinen Schließhub, beispielsweise
1 mm, besitzt, schon bei einem relativ geringen Differenzdruckabfall geschlossen
werden kann und dabei von der Kiaft der relativ stark gespannten Schließfeder beeinflußt
wird.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 in einem Diagramm die Abhängigkeit des Förderdrucks
und der Fördermenge von der An-
triebsdrehzahl einer Brennstoffpumpe, Fig.
2 in einem Schaltbild die erfindungsgemäße -Steuerung des Abschaltventils, F i
g. 3 im Schnitt und teilweise schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Abschaltventils in Verbindung mit einem Druckregelventil und F i g. 4 in
übertriebener Darstellung die verstellbare Blendenanordnung.
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In F i g. 1 ist über der Drehzahl n der Brennstoffpumpe, z.
B. Zahnradpumpe, oder des die Pumpe antreibenden Motors, z. B. bei einer Kolbenpumpe,
die von der Pumpe geförderte Brennstoffinenge Y
und der in der mit Druckregelventil
ausgestatteten Anlage herrschende Druckp aufgetragen. Der Normalbetrieb erfolgt
bei der Drehzahl nn"". Wenn das Abschaltventil vom Druckp gesteuert wird, kann seine
Betätigung frühestens bei der Drehzahl nab erfolgen, weil vorher das Druckregelventil
einen merkbaren Druckabfall verhindert. Wenn das Abschaltventil aber gemäß der Erfindung
von der Brennstoffmenge gesteuert wird, kann die Betätigung bei einer beliebigen
Drehzahl zwischen n".", und n"b erfolgen, beispielsweise bei der eingezeichneten
Drehzahl n'"b.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage saugt die Pumpe 1 den
flüssigen Brennstoff, z. B. öl, aus einem Tank 2 über eine Saugleitung
3 an und fördert ihn über eine Druckleitung 4 zur Düse 5. In der Düsenzuleitung
befindet sich ein Abschaltventil 6. In eine zur Saugleitung 3 führende
Rücklaufleitung 7 ist ein Druckregelventil 8 gelegt. Dessen Betätigungsorgan
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wird über eine Leitung 10 vom Druck in der Leitung 4 beaufschlagt
und läßt in Abhängigkeit von diesem Druck mehr oder weniger öl über die Leitung
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zurückfließen. In der Druckleitung 4 ist eine Meßblende 11 zwischen
Pumpe 1 und Leitung 10 einerseits und Rücklaufleitung 7 andererseits
angeordnet. Der Druckabfall an dieser Meßblende 11 wird mit Hilfe einer Meßeinrichtung
12 gemessen und über eine Betätigungsleitung 13 zur Steuerung das Abschaltventils
6 benutzt. Da der Druckabfall an der Blende 11 proportional der durch
die Druckleitung 4 fließenden Menge ist, ergibt sich auf diese Weise eine Steuerung
des Abschaltventils 6 in Abhängigkeit von der von der Brennstoffpumpe
1 geförderten Menge. Bei dem in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind in einem Gehäuse 14 ein Druckregelventil 15 und eine ein Abschaltventil
mit einer Meßblende umfassenden Baueinheit 16 untergebracht. Die Pumpe fördert
den Brennstoff in Richtung des Pfeiles P -zu. Der Flüssigkeitsstrom verzweigt sich
im Gehäuse. Ein Teil geht in Richtung des Pfeiles D zur Düse, ein zweiter
Teil verlangt über die Leitung R zum Regelventil und wird in Richtung des Pfeiles
S
zur Saugseite zurückgeführt. Der Ventilkörper 17 des Druckregelventils
*steht einerseits unter dem Einfluß einer Feder 18, deren Spannung mit Hilfe
einer Schraube 19 reguliert werden kann und andererseits unter dem Einfluß
des Flüssigkeitsdrucks in dem Raum 20. Der Ventilkörper 17 nimmt dementsprechend
eine bestimmte Regelstellung ein, bei der seine Kante 21 einen mehr oder weniger
großen Teil des Querschnitts einer Austrittsbohrung 22 freigibt und dementsprechend
ein mehr oder weniger großer Teil des öls zur Saugseite zurückgefördert wird.
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Der feste Ventilsitz des Abschaltventils ist an einem Einsatz
23 ausgebildet. Sein Ventilkörper 24 besteht aus einem elastischen Element,
das in einem Kolben 25 gehalten ist. Dieser Kolben steht unter Zwischenlage
eines Ringes 26 unter dem Einfluß einer Schließfeder 27, deren Spannung
durch eine Schraube 28
eingestellt werden kann. Der Hub des Ventilkörpers
24 ist auf die Strecke X begrenzt, da dann. der Kolben 25 an der Schraube
28 zum Anschlag kommt.
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Der Einsatz 23 besitzt eine zylindrische Fläche 2-9 i
g. 4), die sich - nach rechts in einer konischen Fläche
30 verjüngt. Diese Flächen bilden zusammen
mit einem Ring
31 eine Meßblende, deren öffnungsweite je nach der axialen Stellung
des Ringes 31
unterschiedliche Werte annimmt. In der in F i g. 4 veranschaulichten
Lage des Ringes 31 ist die Blendenöffnung gleich Null. Nach einer Bewegung
um die Strecke Y beginnt die Blendenöffnung linear mit der Verschiebebewegung zu
wachsen. In der in F i g. 4 gestrichelt gezeichneten Lage ergibt sich eine
bestimmte ringförinige Blendenöffnung 32. Der Ring wird unter dem Einfluß
einer Feder 33 an eine Übertragungshülse 34 gedrückt, die ihrerseits an dem
Ring 26 anliegt. Diese Hülse besitzt eine Reihe von axialen Schlitzen
35, die in einem Abstand Z vor der rechten Stimfläche der Hülse enden. Die
Hülse selbst sitzt im Reibungsschluß auf. dem Kolben 25, zu welchem Zweck
noch ein Gummiring 36 im Kolben vorgesehen sein kann.
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Beim Einschalten der Pumpe wird unter dem Flüssigkeitsdruck der Ring
31 zunächst um das Stück Y, beispielsweise 3 mm, nach rechts
verschoben. Durch diese Bewegung wird der Ventilkörper 24 und der Kolben
25 des Abschaltventils mitgenommen. Er kann allerdings nur um, die, Strecke
X, z. B. 1 mm, folgen und bleibt dann stehen. Da die Hülse 34 aber
weiter nach rechts geschoben wird, öffnen sich die Schlitze 35 in den
Raum 37
hinter dem Kolben 25. Wenn nun der Ring 31 unter
dem Einfluß des öldrucks noch weiter nach rechts, beispielsweise in die in F i
g. 4 gestrichelt gezeichnete Lage, verschoben wird, kann sich der Brennstoff
in üblicher Weise teilweise auf den Düsenstrang D und teilweise auf die Rückleitung
R verteilen. Der Druck auf der rechten Seite des Blendenringes 31 ist um
den an der Blendenöffnung 32 auftretenden Druckabfall geringer als der Öldruck
auf der linken Seite des Ringes 31. Der Ring verschiebt sich daher so weit
nach
rechts, bis die Feder 27 der Druckdifferenz das Gleichgewicht hält. Jede
Änderung der die Blendenöffnung 32 durchströmenden BrennstofEmenge hat eine
Änderung des Druckabfalls zur Folge, dieser wiederum eine entsprechende Verschiebebewegung
des Blendenringes 31.
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Sinkt nun die von der Brennstoffpumpe geförderte Menge ab, vermindert
sich entsprechend der Druckabfall an der Blendenöffnung 32, und die aus den
Teilen 31, 35 und 26 bestehende Konstruktion #ed von der Feder
27 nach links gedrückt. Gleich zu Beginn dieser Verschiebebewegung wird auch
der Kolben 25 mit dem Ventilkörper 24 des Abschaltventils mitgenommen, da
er mit der Hülse 34 in Reibungsverbindung steht. Das Abschaltventil sperrt daher
sofort die Brennstoffzufuhr zur Düse ab, sobald die Meßblende einen verringerten
Durchfluß anzeigt. Die spezielle Konstruktion der Meßblende mit einer konischen
Innenfläche und einer zylindrischeu Außenfläche hat zur Folge, daß keine sehr großen
Druckdifferenzänderungen an der Blende auftreten, diese vielmehr auf einen vergrößerten
Durchfluß mit einer Vergrößerung der Blendenöffnung reagiert. Wenn demnach der Druck
vor der Meßblende durch das Regelventil 15 konstant gehalten wird, ergibt
sich hinter der Blende, also beispielsweise an der Düse ein etwas geringerer, aber
etwa gleichbleibender Druck. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die
Betätigungsfläche des Druckregelventils erst vom Druck hinter der Meßblende beaufschlagen
zu lassen, so daß der Druck an der Düse absolut konstant gehalten wird.