-
Druckprüfgerät zum Prüfen der Dichtheit von Pumpenelementen für Kolbeneinspritzpumpen
Die Erfindung betrifft ein Druckprüfgerät zum Prüfen der Dichtheit von Pumpenelementen
für Kolbeneinspritzpumpen, die den Einspritzdüsen einer Brennkraftmaschine flüssigen
Kraftstoff unter hohem Druck zuführen.
-
Um einen genügend hohen Druck und bei Mehrzylindermaschinen außerdem
eine etwa gleiche Fördermenge an allen Düsen zu erreichen, müssen die Kolben in
den Zylindern der Pumpenelemente dicht schließend laufen, und die Pumpenelemente
müssen untereinander eine weitgehend gleiche Dichtheit oder Durchlässigkeit aufweisen.
-
Die Prüfung der Elemente auf Passungstoleranzen reicht erfahrungsgemäß
nicht aus, um diese Bedingung zu erreichen, da axiale und radiale Formfehler an
Pumpenkolben und -zylindern nur mit großem meßtechnischem Aufwand ermittelt werden
können und somit eine genaue Bestimmung des Spaltes zwischen Pumpenkolben und -zylinder
nicht möglich ist.
-
Sind infolge unzureichender Dichtheit einiger Pumpenelemente bei
einer Mehrzylinder-Einspritzpumpe die für die betreffenden Zylinder der Brennkraftmaschine
gelieferten Brennstoffmengen zu gering, so ist auch der Einspritzdruck an den entsprechenden
Einspritzdüsen zu niedrig. Die Leistungsfähigkeit des Motors sinkt, und es ergibt
sich ein unregelmäßiger Motorenlauf.
-
Bei derartigen Betriebsstörungen, insbesondere wenn die Undichtheit
einzelner Pumpenelemente zu erhöhtem Kraftstoffverlust führt, werden sämtliche Pumpenelemente
der betreffenden Einspritzpumpe ohne Überprüfung erneuert. Der größte Teil der ausgebauten
Pumpenelemente könnte jedoch mit neuen Pumpenelementen gleicher Dichtheit wieder
eingebaut und weiterverwendet werden, wodurch ein erheblicher Nutzen eintreten würde.
Eine geeignete Auswahl gut aufeinander abgestimmter Pumpenelemente sowohl zum Einbau
als auch zum Regenerieren von Mehrzylinder-Einspritzpumpen ermöglicht es, weitgehend
gleiche Einspritzdrücke und Einspritzmengen an allen Einspritzdüsen zu erzielen.
-
Es sind Prüfverfahren und Geräte bekannt, deren Prüfergebnis von
den physikalischen Eigenschaften des Prüfmediums, z. B. dem Einfluß der Zähigkeit
und damit gleichzeitig von der Temperatur abhängig ist. Hinzu kommt, daß durch die
Fertigungstoleranzen solcher Prüfgeräte keine untereinander vergleichbaren Prüfergebnisse
erreicht werden. Bei einem bekannten Differenzdruckmesser wird ein besonders erzeugter
Solldruck und der innerhalb einer bestimmten Zeit eine meßbare Leckölmenge zum Austritt
bringende Druck mittels zweier Meßdosen
und einem von diesen Drücken verstellten
Differentialpotentiometer gemessen und die Ölverlustmenge elektrisch angezeigt.
Das Gerät ist vielseitig verwendbar, aber für Reihenprüfungen von Pumpenelementen
umständlich, empfindlich und in der Anschaffung kostspielig.
-
Ein anderes, speziell für die Vergleichsprüfung von Pumpenelementen
geeignetes Gerät sieht den Einsatz zweier Elemente, und zwar eines Vergleichs-und
eines zu prüfenden Elementes in einer gemeinsamen Ölwanne vor, aus der heraus sie
mit dem Treibstoff gefüllt und von dem Prüfdruck wieder entleert werden. Beide Elemente
sind oben dicht abschließbar und können von unten her über einen an ihren Kolben
angre:fenden Waagekolben mit einer zum Ölaustritt zwischen den Laufflächen ausreichenden
Kraft beaufschlagt werden. Die Kraft wird zweckmäßig so groß gewählt, daß sie etwa
der im Betrieb auftretenden Förderkraft oder dem Öffnungsdruck des Pumpenaustriftventiles
entspricht.
-
Da die Dichtheit der Elemente mehr oder weniger unterschiedlich ist,
stellt sich der Waagebalken entsprechend den unterschiedlichen Wegen der von ihm
bewegten Kolben schräg ein, und es werden mit je einer Wegemeßuhr die von den Waagebalkenenden
zurückgelegten Wege gemessen. Jede Wegemeßuhr ist räumlich fest angeordnet. Für
eine Reihenprüfung von Pumpenelementen gegenüber einem Vergleichselement besteht
der Nachteil, daß einmal das Vergleichselement nicht immer genau den gleichen Weg
anzeigt, da die Lastverteilung am Waagebalken je nach den in beiden Elementen erzeugten
Drücken unterschiedlich sein wird. Die für die Wegdifferenzmessung
erforderliche
Differenzbildung zwischen beiden Elementen erfordert daher eine gewisse Konzentration
bei der Rechenarbeit. Erschwerend kommt hinzu, daß zum anderen die Ablesefehler
an den beiden Meßuhren sich ungünstig addieren können und daß bei Reihenprüfungen
die Konzentration zur Errechnung der Differenz eine schnelle Ermüdung des Prüfenden
sowie weitere Fehler in der Ablesung zur Folge haben.
-
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Druckprüfgerätes, mit
dem in einfacher Weise eine Untersuchung von Pumpenelementen auf einen zulässigen
Differenzwert an Leckölverlusten gegenüber einem Vergleichsmoment, das entsprechend
den Erfordernissen verschieden ausgewählt sein kann, möglich ist, so daß eine Abstimmung
von Pumpenelementen untereinander erfolgen und der geschilderte Mangel leicht behoben
werden kann.
-
Die Erfindung geht von den bekannten Geräten aus und hat zur Aufgabe,
eine für die Reihenprüfung einzelner Pumpenelemente geeignete Vorrichtung zu schaffen,
bei der ein Vergleichsmoment einer bestimmten Type ständig im Einsatz bleibt, so
daß der Differenzwert in der Wegmessung gegenüber diesem unmittelbar zur Anzeige
gelangt.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß zum Vergleich der Wege
eine die Wegdifferenz unmittelbar anzeigende Meßeinrichtung vorgesehen ist. Es wird
also die Differenz des Druckabfalles zweier Pumpenelemente gemessen, wobei das zu
prüfende Pumpenelement mit einem Normalelement verglichen wird. Ein durch eine Hilfskraft
auf einem begrenzten Hubweg anhebbarer Waagebalken wirkt auf beide Pumpenelemente.
Entsprechend der unterschiedlichen oder gleichen Dichtheit der Pumpenelemente legen
die Pumpenkolben unterschiedliche oder gleiche Wege zurück. Diese Wege stellen sich
an den beiden Enden des Waagebalkens ein. Diese Wegedifferenz wird mit einer, die
Differenz unmittelbar anzeigenden, Meßeinrichtung gemessen.
-
Bei der Meßeinrichtung kann es sich um eine Wegemeßuhr bekannter
Bauart handeln, welche an dem mit der Abstützfläche des Kolbens des Vergleichselementes
verbundenen Arm befestigt ist. Der Fühlstift der Wegemeßuhr ruht auf dem Arm, welcher
mit der Abstützfläche des Kolbens des zu prüfenden Pumpenelementes verbunden ist.
Die Meßuhr wird auf den geforderten Normalwert eingestellt, so daß die gemessene
Wegedifferenz auf der Anzeigefläche der Meßuhr direkt als Abweichung vom Normalelement
abgelesen werden kann.
-
Bei einer nach der Erfindung ausgeführten Gestaltung des Prüfgerätes
kann auch eine optische oder elektrische Meßvorrichtung starr an einem mit der Abstützfläche
für den Kolben des Vergleichselementes verbundenen Arm befestigt sein, während als
Fühlstift ein entsprechendes optisches oder elektrisches Abfühlorgan einen mit der
Abstützfläche für den Kolben des Pumpenelementes verbundenen Arm beaufschlagt.
-
An einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird
die Erfindung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Druckprüfgerät für Pumpenelemente
in Vorderansicht mit Vertikalschnitt durch die Prüfkammern, Fig. 2 das gleiche Prüfgerät
in Seitenansicht mit Schnitt durch den Vorratsbehälter.
-
Auf einer Grundplatte 1 steht ein Gehäuse 2, das zwei Meßkammern
3, 4 sowie einen Vorratsbehälter 5 aufweist. Dieser enthält den für die Prüfung
erforderlichen Kraftstoff und ist durch je einen Kanal 6 mit den Meßkammern 3, 4
verbunden. Im Boden jeder Meßkammer 3, 4 ist eine Hülse 7 bzw. 8 versenkt angeordnet.
In die Hülse 7 wird ein zu prüfendes Pumpenelement 9 und in die Hülse 8 ein Vergleichselement
10 eingesetzt. Die Hülsen 7, 8 sind auswechselbar, so daß sie gegen Hülsen mit anderem
Innendurchmesser ausgetauscht und dementsprechend Pumpen- bzw. Vergleichselemente
verschiedener Durchmesser eingesetzt werden können.
-
Die Kolben 11 bzw. 12 des Pumpenelementes 9 bzw. des Vergleichselementes
10 ragen unten heraus und stützen sich auf die Abstützflächen 13 bzw. 14 ab. Diese
Abstützflächen 13, 14 sind die Endflächen einstellbarer Bolzen, die in Führungen
15, 16 gleiten.
-
Die Bolzen sind auf den Hebelarmen 17, 18 eines genau in der Mitte
auf einem Stempel 19 abgestützen Waagebalkens mit Rollen abgestützt. Der Waagebalken
ist um einen Bolzen 20 kippbar.
-
Das Pumpenelement 9 und das Vergleichselement 10 sind in ihrer Lage
arretiert und an ihrem oberen offenen Ende mit Abschlußplatten 21, 22 dicht verschließbar.
Der Schließdruck auf das Vergleichselement 10 wird von einer Druckschraube 23 ausgeübt,
die in einem gesonderten Verschlußdeckel 24 für die Meßkammer 4 verschraubbar ist.
Die Meßkammer 3 ist offen, und die Abschlußplatte 21 wird von einem Druckbolzen
25, der mittels Kugelgelenk 26 an einem Kippbalken 27 sitzt, angedrückt. Der Kippbalken
27 ruht lose auf einer feststehend angeordneten Lagerstütze 28 und kann von einem
Exzenter 29 mittels Handgriff 30 nach unten gedrückt werden, während ein im Lagerbock
31 des Exzenters 29 angeordneter Federstift 32 den Kippbalken 27 nach Lösen des
Exzenters 28 nach oben drückt.
-
Im Vorratsbehälter 5 befindet sich ein Kolben 33, der mittels eines
Hebels 34 über einen Hebelarm 35 gehoben und gesenkt werden kann. Das oberhalb des
Kolbens 33 befindliche Prüföl wird durch die Kanäle 6 in die Meßkammern 3, 4 gebracht.
Die Meßkammern 3, 4 sind dann so weit mit Öl gefüllt, daß durch einige Hubbewegungen
an den Kolben 11 bzw. 12 das Öl in das Pumpenelement 9 bzw. das Vergleichselement
10 gelangt und den Pumpenraum ausfüllt. Durch Drehen der Kolben 11, 12 mittels ihrer
Verstellarme 111, 121 bis an die Anschläge 71, 81, die aus Verlängerungen der Hülsen
7, 8 gebildet sind, werden die Austrittsöffnungen in den Zylindern des Pumpenelementes
9 bzw. des Vergleichselementes 10 geschlossen, so daß Öl nicht austreten kann. Der
Vorratsbehälter 5 ist durch einen Deckel 36 abgeschlossen, auf dem die Lagerstütze
28 und der Lagerbock 31 befestigt sind.
-
Unterhalb der Abstützflächen 13, 14 sind an den Führungsbolzen des
Waagebalkens starre Arme37, 38 befestigt, von denen der Arm 38 eine Wegemeßuhr 39
trägt. Der Fühlstift 40 der Wegemeßuhr 39 ruht auf dem starren Arm 37. In der Nullstellung
der Prüfanordnung soll die Wegemeßuhr 39 ebenfalls auf Null eingestellt sein.
-
Zur Durchführung des Prüfvorganges wird auf den Stempel 19 des Waagebalkens
eine Kraft ausgeübt, die bei dem gezeigten Beispiel von einem Druckzylinder 41 ausgeübt
wird. Durch die Krafteinwirkung wird der Waagebalken gehoben, und zwar um
einen
begrenzten Weg, der beispielsweise durch einen Anschlag im Druckzylinder 41 festgelegt
sein kann.
-
Ist die Dichtheit des Pumpenelementes 9 und des Vergleichselementes
10 verschieden, so stellt sich der Waagebalken schräg ein, indem das Pumpenelement
9 mit der größeren Undichtheit das in seinem Zylinder befindliche Öl schneller an
die Meßkammer 3 abgibt als das VergleichselementlO in der anderen Meßkammer 4. Demzufolge
wird der Abstand zwischen dem gekröpften Arm 37 und dem starren Arm 38 verringert,
so daß der Fühlstift 40 die Wegemeßuhr 39 auf einen bestimmten Wert einstellt. Dieser
Wert entpsricht genau der Wegedifferenz zwischen dem Kolbenweg des Pumpenelementes
9 und dem Kolbenweg des Vergleichselementes 10. Sie gibt unmittelbar die relative
Dichtheit des Prüfelementes gegenüber dem Vergleichselement an. Aus der Größe des
angezeigten Wertes kann die Brauchbarkeit sofort festgestellt werden, und es können
Elemente mit entsprechend gleichen Werten zu einer Pumpeneinheit zusammengestellt
werden, wenn ihre Dichtheit innerhalb einer bestimmten unteren Grenze liegt, so
daß nur Elemente mit sehr geringer Dichtheit als Ausschuß zu verzeichnen sind.
-
An Stelle der Wegemeßuhr kann als optische Meßeinrichtung an dem
einen vom Waagebalken verstellten Führungsbolzen eine lichtstrahlerzeugende Optik,
am anderen ein gekrümmter Spiegel oder ein sich bei der Bewegung drehender Spiegel
angebracht sein. Der reflektierte Lichtstrahl wird dann als Zeiger gegenüber einer
Skala benutzt.
-
Für eine elektrische Messung sind verschiedene Wege möglich. Ein
an dem Arm 37 befestigtes Potentiometer folgt dem sich mit dem Arm 38 mehr oder
weniger verstellenden Schleifer, so daß der sich einstellende Spannungsabgriff ein
Maß für die Wegdifferenz ist. Aber auch das Gitter einer Elektronenröhre und sein
Anodenstrom bzw. eine entsprechende Transistorenschaltung können zur Differenzmessung
ebenso wie eine Brückenschaltung benutzt werden.
-
Die Messungen mit dem Prüfgerät, dessen Gehäuse zweckmäßig aus einem
Gußstück besteht, sind äußerst einfach durchzuführen. Nach jedem Prüfvorgang wird
mittels des Hebels 34 der Kolben 33 gesenkt, worauf das Öl aus den Meßkammern 3,
4 in den Vorratsbehälter 5 zurückfließt. Die Hülsen 7, 8 lassen sich dann leicht
und ohne Ölverlust aus den
Meßkammern 3, 4 herausnehmen, um ein neues Pumpenelement
9 zu weiterer Prüfung einsetzen zu können. Die Prüfung von Pumpenelementen ist mit
dem neuen Gerät schnell und einfach sowie fehlerfrei durchführbar. DieAusbildung
des Gerätes ermöglicht seine leichte Bedienung und macht es weitgehend unabhängig
von Typenunterschieden. Diese Vorzüge gestatten eine Anwendung auch in Reparaturbetrieben
und erleichtern die Auswahl geeigneter Pumpenelemente und deren Zusammenstellung
für Mehrzylinderpumpen, wodurch der bisher hohe unwirtschaftliche Ausfall vieler
Pumpenelemente weitgehend vermieden wird.
-
Patenansprüche: 1. Druckpüfgerät zum Prüfen der Dichtheit von Pumpenelementen
für Kolbeneinspritzpumpen, das aus einer den Prüfkraftstoff enthaltenden und ihn
den Pumpenelementen zuführenden Wanne mit Bodenöffnungen zum Einsetzen der Pumpenelemente
und einem auf die Kolben zweier zu vergleichender Pumpenelemente wirkenden, durch
eine Hilfskraft auf einem begrenzten Hubweg anhebbaren Waagebalken besteht, mit
dem sich an den Enden der Arme des Waagebalkens entsprechend der gleichen bzw. unterschiedlichen
Dichtheit der Pumpenelemente gleiche bzw. verschiedene Wege der Pumpenkolben einstellen,
die gemessen und zur Ermittlung der Güte der Dichtheit miteinander verglichen werden,
dadurch gekennzeichn e t, daß zum Vergleich der Wege eine die Wegdifferenz unmittelbar
anzeigende Meßeinrichtung vorgesehen ist.