DE1551723A1 - Regelventilvorrichtung fuer Brennstoffbrenner - Google Patents

Description

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Sundstrand Interriational Corporation S.A« Pribourg

Regelventilvorrichtung für Brennstoffbrenner

Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffpumpen und betrifft insbesondere ein Regelventil zur Verwendung bei Ölbrennerpumpeno

Ölbrenner sind bisher mit Regelventilen versehen worden,- die zwischen den Ölbrennerdüsen, die den Brennstoff in die Verbrennungskammer einspritzen, und der Brennstoffpumpe, die das Brennöl den Düsen zuführt, angeordnet sind· Im allgemeinen öffnen sich die Regelveihtile bei einem vorherbestimmten Zuführdruelc aus der Pumpe, regeln einen gleichbleibenden

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Druckstrom

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Druckstrom zu den Brennerdüsen und schliessen die Zufuhr von Brennöl zu diesen Düsen, wenn die Pumpe abgeschaltet wird» Ausser der Druckregelung des den Brennerdüsen zugeführten Brennöles leiten diese Ventile einen grossen Teil des von der Pumpe geforderten Brerinö'les zurück zur Pumpe oder zu einem Vorratsbehälter, fördern diese Brennölmenge also nicht zu den Brennerdüsen, so dass nur ein Teil des von der Pumpe geförderten Brennöles den Düsen zugeführt wird,

Eine Hauptschwierigkeit bei Brennölregelventilen dieser Art besteht darin, das.:; di» kurzzeitigen oder schnell vorübergehenden Abweichungen in dem Brennölstrom sowohl beim Anlassen als auch beim Stillsetzen eine starke unerwünschte Rauchentwicklung in der Verbrennungskammer zu dieser Zeit veruraachene Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, damit das Regelventil schneller anspricht und die Rauchentwidklung verringert wird, doch haben die vor£@9ßchlagenen Ausführungen nicht alle Probleme gelöst und haben Nachteile, die das einwandfreie Arbeiten des Regelventiles beeinträchtigen.

Damit die kurzzeitigen oder schnell verlaufenden Abweichungen oder Schwankungen in der Brenn-

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ölzuführung

öl zuführung sowohl bei mAnlassen. alts auch "beim Stillsetzen verringert werden, ist es erwünscht, dass sich das Hegelventil beim AnI as.-en mit hoher Pumpendrehzahl je Minute sehne]1 öffnet und sich beim !".tillsetzen mit hoher Pumpendrehzahl je Minute schnell schliesst, so dass die StrömungsSchwankungen in der Zeitspanne zwischen geschlossenem Ventil und offenem Ventil und in der Zeitspanne zwischen ofjenem Ventil und (jesch] osrenem Ventil gering isto

Dn sind bereits verschiedene Vorrichtungen vorgr-schlagen worden, um He^elventilvorrichtungen zur Brenn öl zuführung zu schaffen, die für ein-Anlassen und ^ chilessen bei hohen Pumpenuindrehimgen je Hinute (_:.('HjyiHt BJndo Eine diesel¹ Vorrichtungen entliäl t ein auf !Jtrömung anßijreeilendes unbelaBtetes Hilfsventil j das fstroniMuf und in Hei he mit dem Hegelventil angeordnet i.'-t. Dieses Hilfsventil prüft den aus dc?r zu{f;-h()rn])(icn -ijahnrudpumjie liommendon Förderplrom und dieajt dtiürUj den" Brenn öl strom aus der Pumpt? im Nebenschluss 'abzulfii t .-η , solange der Brennölstrom sich unterhalb ei in π voi'1h;i bestimmten hellen Druckes befindete Sobald d-is Iiil tcVentil einen Brennstoff strom voi'hcn* bt-ptammt'=n liojicn Druckes f ertst-1 It, beauf sohl a₍"tdi ese.s hilfsventil das Hauptregel ν cn ti 1, so dass ein "schneil(s öl i'ncn ''ps Ventile« in erwünschter Weise dann

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erfolgt, wenn die Pumpendrehzahl je Minute hoch istο Zum Prüfen des aus der Zahnradpumpe kommenden, in dem Z'Uführkanal strömenden Brennölstromes weist das Hilfsventil eine Öffnung auf, dije von dem aus der Pumpe kommenden Brennölstrom durchflossen wird, so dass ein Druckabfall quer über das Hilfsventilbesteht, der dazu dient, das Hilfsventil gegen den Druck einer Feder eiiizusteilen© Bei der vorher bestimmten hohen Strömungsgeschwindigkeit oder Strömungsmenge nimmt das Hilfsventil eine Stellung ein, in der es einen Umgehungskanal oder Nebensehlusskanal schliesst und den gesamten Brennölstrom mindestens anfangs zur Hauptregelventilkammer richtet, wodurch das Hauptregelventil geöffnet und der Brennaktrom den Brennerdüsen zugeführt wird.

Dieses Ventil und auch andere Ventile, die ein schnelles Öffnen und schnelles Schliessen bei hohen Pumpendrehzahlen je Minute bewirken sollen, sind so ausgeführt, dass sie am günstigsten bei einer Pumpe iron bestimmter Leistung wi arbeiten_e Pumpen| die von demselben Herstellungswerk geliefert werden, und die sogar von der gleichen Modellart sind, weisen jedoch im al l£ er: ein er. Abvti ~ hungen von der Förderleistung auf, die bis zu fünfzehn Prozent betragen.

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Die Ursache hierfür sind die üblichen Bearbeitungsungenauigkeiten und die Dichtungsf ehler«. In einigen Hochdruckpumpen, die Flüssigkeiten mit 14 atü fördern, kann die Förderleistung von pumpe zu Pumpe bis zu dreissig Prozent schwanken. Ein Regelventil, das für ein günstiges Arbeiten bei einer Pumpe berechnet ist, die die Mindestleistung ( die kleinste Pumpenleistung, die fur eine gegebenen, berechnete Leistung 'annehmbar,ist ) hat, erleidet einen Leistungsabfall, wenn das Regelventil bei einer Pumpe höherer Förderleistung verwendet wird oder überträgt mindestens auf die Pumpe eine unerwünschte Belastung.

Bei der erwähnten bekannten Pumpe mit einer auf Strömung ansprechenden Öffnung im Hilfsventil wird die Öffnung so bemessen, dass das Ventil den Umgeh^ungskanal schliesst und den Brennölstrom zum Hauptventil fördert, um das Hauptventil bei der Strömungsgeschwindigkeit oder -menge z.U. öffnen, die durch die Pumpe kleinster Förderleistung des Eerstellungswerk.es erhalten wird· Wäre die Öffnung grosser als fur dieses Ausmass erforderlich, dann würde das Hilfsventil niemals den Umgehungskanal schliessen und das Hauptregelventil würde sich nicht öffnen. Infolge des fcroasen Bereiches der Leistungsabweichungen 4b* in Br^inölzahnradpumpen erfolgt bei Pumpen grßaserer

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Leistung als der annehmbaren Mindestleistung ein starker Leistungsabfall,wenn bei diesen Pumpen ein Regelventil verwendet wird, dessen günstiges Arbeiten bei der kleinsten Strömungsmenge erfolgt» Es findet dabei folgender Vorgang statt: Wenn das Hilfsventil auf Grund der vorherbestimmten Strömungsmenge oder -geschwindigkeit geöffnet wird, erhöht die Pumpe auf Grund ihrer höheren Leistung über die Pumpe kleinster Strömungsmenge ihre Fördermenge weiterhin, wodurch eine Druckerhöhung stromauf der Strömungsprüföffnung im Hilfsventil erfolgt» Das Ergebnis ist eine Erhöhung des Ruckdruckes auf die Pumpe, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe sin^kt und eine unnötige Belastung auf den die Zahnradpumpe treibenden Motor gelegt wird. Der stromab der Öffnung vorhandene Druck bleibt natürlich auf der gleichen Höhe, und zwar wegen der Druckregelfunktion des Hauptventils, das in Reihe und an£ stromab des auf Strömung ansprechenden Hilfsventiles angeordnet ist.

Erwünscht ist also ein Hilfsventil, da.j nach Erreichen der vorherbestimmten Strömungsmenge oder -geschwindigkeit aus der Pumpe und nach Öffnen des Hauptregelventiles einen zusätzlichen Umgehungskanal öffnet, so dass jedes weitere Steigen der Fördermenge aus der Pumpe nacht den Druck erhöht, der

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s-tromaut

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stromauf des auf Strömung ansprechenden Hilfsventils vorhanden istο

Hauptziel der Erfindung ist es, eine derartig verbesserte Ventilvorrichtung fur einen Brennölbrenner zu schaffen.

Die neue Ventilvorrichtung für Brennstoffbrenner zum Regeln des Brehnölstromes zwischen einer Brennölpumpe und den Brennerdusen, kennzeichnet sich durcheinen Zuführkanal zum Zuführen von Brennstoff aus der Pumpe, durch eine Ventilkammer mit einer BrennerdüsenauslassÖffnung, wobei der Brennölzuführkanal dieser Kammer Brennöl zuführt; durch einen in dieser Kammer\vorhandenen Ventilkolben, der von einer Schließstellung, in der der Brennölstrom aus dieser Kammr über die Brennerdüsenöffnung unterbrochen ist, auf eine Offenstellung, in der ein/ Brennölstrom durch diese Diisenöffnung hindurchströmen kann, bewegbar ist; durch eine Feder, die diesen Ventilkolben auf seine Schließstellung drängt; durch eine Ventileinrichtung, die auf einen vorbestimmten Zustand in dem Zuführkanal anspricht, um das in dem Zufuhr·^ kanal vorhandene Brennöl der Kammer zuzuführen und den Ventilkolben zu öffnen, und durch eine Einrichtung, die den Druck in diesem Zuführkanal begrenzt, um den Rückdruck auf die Pumpe zu verringern.

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Zum Zuführen von Brennöl au den Brennerdüsen öffnet eich, das Regelventil erst dann, wenn die ]?kpe eine hohe Umdrehungszahl je Minute erreicht hat, und nimmt gewisse/gfenzte Abweichungen von der "berechneten Strömungs- oder Förderleistung der Pumpe auf, ohne auf die Pumpe einen hohen Rückdruek zu übertragen und ohne den Antriebsmotor der Pumpe unnötig hoch zu belasten.

Das Regelventil schliesst bei einer hohen Pumpendrehzahl je Minute und bei hohem Brennöldruck, um die Zufuhr von öl zu den Brennerdüsen beim Stillsetzen der Anlage schnell zu unterbrechen, selbst wenn sich die tatsächliche Leistung der Brennölpumpe innerhalb gewisser Grenzen ändert, und erzeugt dieses schnelle Abschalten^ ohne dass ein unnötig hoher Rückdruck auf die Pumpe zur Einwirkung gebracht wird·

Das Regelventil öffnet schnell bei hoher Pumpendrehzahl je Minute und schliesst auch schnell bei hoher Pumpendrehzahl je Minute unter Verwendung eines auf Strömung· ansprechenden Hilfsventiles, das das Hauptregelventil so lange entlastet, bis eine vorherlorestimmte hohe Puapendrehzahl je Minute erreicht ist, und das das Eauptventil entlastet, nachdem die Pumpendrehaiahl je Minute beim Stillsetzen unter den gleichen vorherbestimmten hohen Druck fällt. Es erfolgt

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daher ein schnelles Öffnen und Sehlies β en des Hau.ptventiles· Eine Einrichtung begrenzt den Druck stromauf des auf Strömung ansprechenden Hilfsventiles auf eine vorherbestimmte Grosse umd begrenzt auch, den Druckabfall über das Ventil auf eine vorherbestimmte G-rösse» und zwar ohne Rücksicht auf die Pumpenfördermenge, so dass kein unnötig hoher Rückdruck auf die Pumpe übertragen wird»

'Die Ventilvorrichtung hat eine einfache und gedrängte Ausführung und hält vom Öffnen des ■JTentiles bis aam Schliessen des Ventil© einen gleichhohen Druck in dem zu den Brennerdüsen strömenden Brennölstrom aufrechte

Andere Kennzeichen und Torteile der neuen Ventilvorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung an Band der Zeichnungen.

In den Zeichnungen ist

Pig, -1. eine sohematisoh dargestellte Ansicht eines Strömungskreises für einen ölbrenner mit einer erfindungsgemässen. Regelventilvorrichtung mit dem Regelventil in geschlossener Stellung oder Schließstellung, und

' ; Pig, 2 ist ein Teilechnitt der in Pig. I dargestelltem. Regelyentilvor^ichtung mit dem. Regelventil· in Offensteilung, bti der das Brennöl den Brenner düsen zugeftBit wird.

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Die neue Regelventilcrorrichtung kann in verschiedenen Weisen ausgeführt werden. Die dargestellte und "beschriebene Ausführung ist daher nur als ein Erläuterungsbeisjiiel zu werten, das im Rahmen der Patentansprüche abgeändert und abgewandelt werden kann.

Eine Zahnradpumpe 10 mit Innenverzahnung saugt das Ärennöl aus einem Vorratsbehälter 11, das den Brennölstrom zu den Brennerdüsen ( nicht dargestellt ) über eine Brennerdlis enauslas soff nung 14 regelt. Die VentilvDrrichtung 12 leitet auch eine Teilmenge des Brennöles aus der Pumpe 10 im Nebenschluss über einen. Rückströmkanal 15 zum Vorratsbehälter 11 zurück.

Die Pumpe 10, der Vorratsbehälter 11 und das Regelventil 12 sowie die zugehörenden Durchlässe und Kanäle sind in. einem einzigen Gehäuse 16 geformt, sind aber im der Zeichnung aus Deutlichkeitsgründen getrennt voneinander dargestellt» Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Pumpe 10 ist in einem Gehäuseteil 10a im Vorratsbehälter 11 angeordnet. Die Pumpe 10 wird von einem zweckdienlichen Motor ( nicht dargestellt ) über eine Pumpenwelle 17 getrieben, die mit einem Elektromotor verbunden ist«. Eine mehrteilige Wellendichtung 20 umgibt die Welle 17 an der Stelle, an der die Welle 17 aus dem Gehäuse tritt. Ferner ist

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im

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im Vorratsbehälter ein Filter 2-2 angeordnet, mit dem das in. den Behälter über den Nebenschluss- oder Rückströrakanal 15 zurückfliessende Öl oder das über eine Auffüllöffnung 23 zugeführte Öl gefiltert wird.

In das Gehäuse 16 ist ein Luftablassventil 25 eingeschaubt,. das zum Ablassen von Brennöl und der in dem Brennöl eingeschlossenen Luft dient! die von der Pumpe 10 nach der Installation oder nach einem längeren Nichtgebrauch des Regelventiles 12 zugeführt wird« Eine am !nde des Tentiles 25 vorhandene kegelige Aufsetzfläche 26 legt sich an einen entsprechend ausgeführten Sitz von Gehäuse 16 an und verhindert das Ausströmen von Brennöl über den Durchlass 27» der ständig mit dem Auslass der Pumpe 10 in Verbindung steht. Wird .das Ventil 25 durch Herausschrauben geöffnet, dann kann das Brennöl über den Durchlass 27 um einen im Durchmesser verkleinerten Abschnitt 28 das Ventiles und über die Durchlässe 29 und 30 nach, aussen in einen nahe dem Ventil angeordneten Behälter strömen«

Die Regelventilvorrichtung 12 soll —wie erwähnt— den ölstrom aus der Pumpe 10 zum Brennerdusenauslass 14 regeln» Die Vorrichtung enthält zu diesem Zweck im Gehäuse 16 eine zylindrische Ventilbohrung 40 mit einem Brennerdüsenauslaßstutzen 41, der in das eine Ende des Gehäuses 16 eingeschraubt

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ist und der einen in der Mitte gelegenen Vorsprung 42 hat, der in die Bohrung 40 ragt und am Ende der Bohrung einen feststehenden Ventilsitz bildet»

Ein im Gehäuse 16 geformter Zuführkanal verbindet den Auslass der Pumpe 10 mit einem Mittelabschnitt der Ventilbohrung 4O₀ Der Rückströmkanal steht mit dem einen Ende der Bohrung 40 in Verbindung, um das darin befindliche Brennöl zurück zum Vorratsbehälter 11 zu fördern. Sickeröl aus der längs der Welle 17 angeordneten Wellendichtung 20 wird ebenfalls zum Vorratsbehälter 20 zurück über einen Kanal 45 geleitet, der an dem gleichen Ende wie der Rücks-trömkanal 15 mit der Ventilbohrung 40 verbunden ist.

In der Bohrung 40 gleitet ein hohler spulenartiger Ventilkolben 50, der mehrere auf Abstand stehende Ringflansche 51»3>2 und 53 aufweist. Das obere Ende des Ventilkolbens 50 ist durch eine Stützscheibe 52· und eine anliegende elastische Scheibe 53* geschlossen, die beide innerhalb des Ventilkolbenendes von einem Haltering 54 gehalten werden. Die elastische Scheibe 53' legt sich an den auf dem Auelassiiorsprung 42 vorhandenen Ventilsitz und verhindert in der dargestellten Stellung einen BrennBletrom aus einer von dem Ventilkolben 50 in der Ventilbohrung 40 begrenzten Kammer 56 durch die Auslassöffnung

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hindurch.

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hindurch.

Der Ventilkolben 50 wird von einer Schraubendruckfeder 60 in seine Schliesstellung gedrückt, in der die elastische Scheibe 53* an dem feststehenden Anlassvorsprung $42 anliegt. Das untere Ende der Schraubenfeder 60 stützt sich gegen einen nicht-drehbaren Anschlag 61, der von dem Gewinde einer Einstellschraube 63 getragen wird, die in ein/ Zwischenstück Έ>4 eingeschraubt ist, das wiederum in das Gehäuse 16 eingeschraubt ist.» Nach Entfernen einer dem Zwischenstück 64 zugeordneten Kappe 65 kann die Schraube 63 gedreht werden, um den Druck der Feder 60 auf den Ventilkolben 50 einzustellen und auf diese Weise den Druck des die Auslassöffnung 14 durchströmenden Brennöles zu regeln» Das andere Ende der Druckfeder 60 stützt sich gegen ein. Federauflager 70, das im unteren Ende des Ventilkolbens 50 befestigt ist»

Ist in der Kammer 56 ( wie Pigp 2 zeigt ) ein genügend hoher, auf das obere Ende des Ventilkolbens 50 wirkender Druck vorhanden, dann bewegt sich der Ventilkolben 50 gegen den Druck der Feder 60 nach unten, so dass BrennÖl aus der Auslassöffnung 14 zu den Brennerdüsen strömen kann« Die Feder 60 regelt daher einen gleichbleibenden Druckstrom in, der Auslassöffnung 14» Der Ringflansch 51 ist

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so angeordnet, das.j nach der Abwärtsbewegung d-3s VentLlkolbens 50 auf .,eine Regelijtelluiig das ob ;re Ende des Ringflansches 51 unterhalb der Riurk u.iiner 72 liegt, so dass überschüssiges Brennöl im Nebenschluss über einen Nebenschluss- oder Umgehungsk?±-· 7. 77» der mit dem unteren Ende der Bohrung 40 übüi· den Kanal 77a und mit dem Rückströmkanal 15 in Verbindung steht, abgeleitet werden kann und eine Teilmenge den Brennöles zum Vorratsbehälter 11 zurückkehrt.

Innerhalb des hohlen Ventilkoibens 50 gleitet ein zweiter hohler Ventilkolben 75, der den Brennölstrom aus dem Zuführkanal 44 zur Ventilkammer 56 regelt und der auch den Brennölstrom aus den zwischen den Ringflanschen 51 und52 liegenden Auslasv.~ schlitzen 76 des Ventilkolbens 50 regelte Diete .auslass schlitze 76 stehin mit dem Umgehungskanal 77 in Verbindung.

Der Ventilkolben 75 hat eine kegeistumpfförmige Oberfläche 80, an deren einem Bude sich ein ebener Ventilsitz 81 befindet, der sich an einen komplementären ebenen Ventilsitz 82 anlegt, der sich an dem inneren Ende des Pederauflagers 70 befindet. Das Pederauflager 70 hat auch eine Überfläche 83, die mit der Fläche 80 eine Ringkammer 8$ bildet, die innerhalb des Ventilkolbens 50 liegt und in ständiger

BAD ORIGINAL 209813/0221 Verbindung

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Verbindung mit dem Zuführkanal '44 über Öffnungen 87 steht, die den Ventilkolben 50 zwischen den Ringflanschen 52 und 53 durchsetzen.

Der Ventilkolben 75 weist in seiner Mitte eine Öffnung 89 auf, die "bei offenem Ventilkolben Brennöl aus der Kammer 86' in die hohlen Innenräume ' der Ventilkolben 75 und 50' leitet© Der Ventilkolben 75 wird auf seine dargestellte geschlossene Stellung oder Schließstellung von einer Schraubendruckfeder gedruckt, deren eines Ende in einem innerhalb des Ventilkolbens 50 festsitzenden Federauflager 92 gelagert ist, und deren anderes Ende sich gegen die innerhalb des Ventilkolbens 75 gelegene Fläche 93 stützt, so dass der Ventilkolben 75 nach unten gegen das Federauflager 70 gedruckt wird ο Ein oberer Abschnitt 95 des Ventilkolbens 75 schliesst die Auslassschlitze 76 beim Öffnen des Ventilkolbens 75» so dass kein Brennöl aus dem Innenraum der Ventilkolben und aus der Ventilkammer 56 über.die Schlitze 76 ausfliessen kann· Das obere Ende der Ventilkammer 56 wird a_lso dem vollen Zuführdruck unterworfen, der über die im oberen Ende des Ventilkolbens 50 vorhandenen Schlitze 96 zugeführt wird.

Der Ventilkolben 75 ^is^ ein auf den Brennölstrom ansprechendes Differentialventil. Das züge-

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führte Brennöl drückt auf die Flächen 80 und 81 und drängt den Ventilkolben 75 nach oben auf seine Offenstellung, während Brennöl eines Druckes, der von dem Druckabfall an der Öffnung 89 bestimmt >drd, auf die inneren Flächen 93 und 93' wirkt und den Ventilkolben 75 zusammen mit der Feder 90 nach unten auf seine Schliesstellung"drängt· Bs ist daher ein hydraulischer Nutzdruck vorhanden, der auf den Ventilkolben 75 in Richtung des die Öffnung 89 durchfIiessenden Brennölstromes wirkt und von dem Druckabfall an dieser Öffnung 89 abhängt. Die Feder 90, die diesem auf dem Ventilkolben 75 lastenden hydraulischen ITutzdruck entgegen wirkt, wird etwas zusammengedrückt, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Federäruck und der hydraulischen Nutzkraft» die & den Differentialventilkolben 75 wirkt, erreicht WÜA. Die Bewegungsgrösse dee Ventilkolbens 75 entspricht daher dem Brennölstrom durch die Öffnung 89.

Bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten fliesst der Brennölatrom aus der Öffnung 89 über die Auslaßsehlitze 76 und über den Umgehungskanal 77 zurück zum Vorratsbehälter 11. Hierdurch werden die Anlassdrehmomenterfordernisse an die Pumpe 10 gesenkt» Die öffnung 89 ist so bemessen, dass eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und eine hohe Pumpen-

209813/0221 _arehzahl

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drehzahl je Minute vorhanden sein muss, ehe der Ventilkorben 75 die Auslaßeehlitze 76 schliesst. Bis die Auslaßschlitze 76 geschlossen werden,ist in " der Ventilkammer 56 ein nur geringer Druck vorhanden*

Die "bisher "beschriebene Ventilvorrichtung arbeitet in folgender Weise: Wird nach dem Einbau oder nach einer längeren Be.triebspause die Pumpe eingeschaltet, dann wird das Luftablassventil 25 etwas gelockert» damit das aus Brennstoff und Luft bestehende Gemisch über den Durchlass 27 und die Mittelbohrung 30 des Ventiles 25 nach aussen strömen kann# Z-u dieser Zeit ist die Feder 90 —verglichen, mit dem niedrigen hydraulischen Druck des Brennöles auf die Fläche 80— so stark, dass der Ventilkalben 75 geschlossen gehalten wird und Luft und Brennöl nicht in die Öffnung 89 einströmen können» also weder in die VentilkamiS· 56 noch in den Umg*htingskanal 77 fipLangen.

Bei den meisten Anlassvorgängen ist ein Luftablassen nicht notwendig und das Ventil 25 bleibt fest eingeschraubt. Die Förderung a£s der Pumpe 10 über den Kanal 44 erfolgt entsprechend der Drehzahl der Welle 17· Da« von der Pufcpe 10 zugeführte Brennöl strömt im die Ringkammer 86.

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Sobald der Druck in der Ringkammer 86 eine vorher ■bestimmte Grösre erreicht, öffnet sich der Ventilkorben 75» so dass das Brennöl durch die Öffnung hindurehströmt. Bei einer Zunahme des Brennölstromes durch diese Öffnung 89 bewegt sich der Ventilkolben 75 nach oben und schliesst bei einem vorherbestimmten Brennölstrom die Auslaßschlitze 76. Bis zu dieser Zeit war in der Ventilkammer 56 ein nur geringer Druck vorhanden. Sobald die Auslaßschlitze 76 geschlossen sind, steigt der Druck in den Ventilkolben 50 und 75 und auch in der Ventilkammr 56 sehr söhneil an. Der auf das obere Ende des Ventilkolbens 50 wirkende, der Feder 60 entgegengesetzt gerichtete Druck des Brennöles erreicht schnell eine Grosse, bei der der Druck der Feder 60 überwunden wird. Der Ventilkolben 50 bewegt sich dann nach unten und hebt die elastische Scheibe 53' von der Sitzfläche der Auslaßöffnung 14 ab, so dass das Brennöl aus der Auslaßöffnung 14 zu den Brennerdüeen strömen kann· Die "begrenzte Verweilzeit oier Verzögerungsseit von Beginn der Pumpenarbeit bis zur Bildung eines hohen Druckes in der Ventilkammer 56, bei dem der Ventilkolben 50 geöffnet wird, verringert die Anlassdr eheoment förderung der Pumpe und erfordert einen hohen Brennöldruck und eine hohe Pumpendrehungszahl

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je Minute zu der Zeit, zn der der Ventilkolben 50 geöffnet wird, so dass eine Verringerung der Rauchbildung beim Anlassen erfolgt oder die Rauchbildung ausgeschlossen ist.

Bei offenem Ventilkolben 50 sorgt die Feder 60 für einen Brennölstrom gleichbleibenden Druckes zu den Brennerdüsen· über die Auslassöffnung 14· Bei normalen Arbeiten bewegt sich der Ventilkolben 50bis zu einer Stelle, an der die obere Fläche des Ringflansches 51 unterhalb der Ringkammer 72 liegt ₉ so dass überschüssiges Brennöl in den Umgehungskanal' 77 und über den Rückströmkanal 15 zum Vorratsbehälter 11 strömen kann.

Wird zum Stillsetzen der Anlage der Motor abgeschaltet, dann sinkt der Brennölstrom aus der Pumpe und entsprechend erfolgt auch ein Druckabfall an der .öffnung. 89·. Dieser Druckabfall senkt auch die auf den Ventilkolben 75 wirkende hydraulische Nutzkraft, so dass die Feder 90 den Ventilkolben 75 auf seine Schließstellung bewegt* Sobald der Brennölstrom auf einen vorher bestimmten, aber immer noch hohen Druck oder Wert sinkt, gibt der Ventilkolben 75 die Auslaßschlitze 76 frei, so dass der hydraulische Druck innerhalb der Ventilkolben 50 und .75 und innerhalb der Ventilkammer 56 sGhne.ll auf eine geringe Höhe · ab-

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sinkt, die ungefähr Null beträgt. Der Rizjflansch wird niemals eo "breit gemacht, dass die untere Kante der Ringkamiier 72 geschlossen wird. Der niedrige Druck in der Yentilkammer 56 "begünstigt und fördert das Gleichgewicht zwischen dem Druck der Feder 60 und dem auf das obere Ende dee Yentilkolbens 50 wirkenden hydraulischen Druck, so dass sich der Ventilkelben schnell auf seine Schließstellung ( Fig. 1 ) bewegt und die Brennölzufuhr zu den Düsen unterbricht· Dieser plötzliche Druckfrerlust in der Ventilkammer 56 und in den Ventilkolben 50 und 75 bei Freigabe der Auslaßschlitze 76 bewirkt ein schnelles Unterbrechen des Brennölstromes- zu den Düsen bei einer hohen Pum« pendrehxahl je Hinute·

Bei einem weitir fortgesetzten Sinken des Brennstoffstromes bewegt die Feder 90 den Ventilkolben 75 auf seine volle Schließstellung, bei der der Kolben am Federauflager 70 anliegt·

Infolge des schnellen Druckanstieges in der Ventilkammer 56 mach dem Schliessen der Auslaßschlitie 76 und infolge des plötzlichen Druckrerlustes in der Ventilkammer 56 nach dem öffnen der Auslaßschlitze 76 hält der Ventilkolben 50 einen Brennöl strom gleichbleibenden Druckes aus der Auslaßdüsenöffnung 14 vom Öffnen des Yentiles bis zum Schließen dee Ventiles au/frecht.

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Sie

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Die Regelventilvorriohtung 12 arbeitet am besten mit einer Pumpe 10 bestimmter Leistunge Wie bereits erwähnt, haben jedoch Zahnradpumpen mit Innenverzahnung des gleichen Lieferwerkes und gleicher berechneter Leistung in Wirkliehki^t Leistungen, die bis zu: 15 Prozent bei Pumpen gleicher Bauart abweichen und bei bestimmten Rochdruckpumpeni mit lörderdrucken von 14 atü bis zu dreissig Prozent betragen. Fehlt die nachstehend beschriebene Druckbegrenzungsoder -drosselvorrichtung und ist die Öffnung 89 so bemessen, dass sich die Auslafleohlitze 76' bei einer Förermenge-oder -geschwindigkeit schliessen, die durch die Pumpe kleinster Leistung dieser Bauart bestimmt wird, dann wird sich bei Verwendung einer Pumpe verhältnismässig hoher Leistung dieser gleichen Bauart der Veiitilkolben 75 nach dem Sohliessen der Auslaßschlitze 76 weiter fortgesetzt nach oben bewegen und der Druck in der Ringkammer 86 wird weiter fortgesetzt steigen, wenn der Druck der aus der Pumpe kommenden Flüssigkeit höher ist als der Druck, der zum öffnen des Ventile« 75 notwendig ist« Auf diese Weise) würde der Rückdruok auf, die Pumpt 10 erhöht, woduitch der Wirkungsgrad der fcumpe verringert und der a um Antrieb der lumpt diepmde Motor unnötig be» l*»tft wird. ' ··' i ·

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Zur Ausschaltung dieser Schwierigkeiten sind im Ventilkorben 50 Auelaßschlitze 97 vorhanden, die den Brennölstrom aus der Ringkammer 86 nach öffnen des Yentilkolbens 75 und Schliessen der Auslaßschlitze 76 begrenzen oder drosseln, so dass der. Druck in dem Zuführkanal 44 niemals den Druck merklich übersteigt, der erforderlich ist, um das Ventil bei der vorherbestimmten Strömungsmenge zu öffnen, d.h· der Druckabfall an der öffnung 89 bleibt bei Strömungsmengen, die oberhalb der zum öffnen des Ventile· erforderlichen Strömungsmengen liegen, gleich gross· Zur Erreichung dieses Zieles stehlen die Auslaßeehlitze 97 ständig «it dem Innenraum der Ventilkolben 50 und 75 durch in dem Ventilkolben 75 vorhandene Schiitse 98 in Verbindung· Die'Schlitze 97 (Fig.2) sind so angeordnet, dass —nachdem der Ventilkolben 75 bei der erwähnten?vorher bestimmten hoheni-Strömungsmenge oder -geschwindigkeit geöffnet worden ist und die Auslaflschlitze 76 geschlossen wordin.sind, so dass der Ventilkolben 50 seine in Pig· 2 dargestellte Regeletellung einnimmt— bei einer- weiteren Aufwärtsbewegung dee Tentilkolben· 75 infolge'einer fortgesetzten Brhöhung der von der Pumpe geförderten Strömungsmemge ein Seil der in der Kammer 86 vorhandenen Brennölmenge im Nebenschluss zur öffnung 89 über die

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Auslaßschlitze 97, Schlitze 98 iii den-Innenraum der Ventiikolben 50 und 75 und über die Auslaßschlitze 96 und den RückstrÖmkanal 77 in die Riickströmleitung 15 geleitet wird. Der Ventilkolben 75 begrenzt also im Zusammenwirken mit den Auslaßschlitzen 97 den Brennölstrom aus der Ringkammer 86, um einen güchmässigen Druck in der Ringkammer 86 bei Strömungsmengen aufrecht zu halten, die oberhalb der Strömungsmenge liegen, die zum Öffnen des Ventilkolbens 75 erforderlich ist· .

Bei der Torherbe s timirrten Strömungsgeschwindigkeit hebt sich der Ventilkolben 75, wobei die Austrittsschlitze 76 geschlossen werden,, so dass ein schnelles Öffnen des Regelvenftilkolbens 50 möglich ist j und zwar ohne Rucks i qht .&-Vß die Leistung der Pumpe 10, vorausgesetzt, dass die Leistung der Pumpe 10 so gross ist, dass eine Bewegung des Ventilkolbene 75 in die Offenstellung,erfolgt. Hat die Pumpe eine so, grosse Leistung, dass der Ventilkolben 75 geöjtfffnet wird und die Auslaßsrichlitze 76. geschlossen werden» dann bewegt sich der yentilkolben 75 niemals so weit nach oben in die iri Fig. 2 dargestellte Stellung, in der die Auslaßsschlit.ze 97 offen sind. Hat jedoch die Pumpe 10 .eine Pörd er leistung, die einen kräftigeren Brennölejtirom erzeugt ,als der Brennölstrom,

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bei

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bei dem eich, der Ventilkolben 75 öffnet, dann bewegt sich der Tentilkolben 75 höher nach oben auf die in Fig. 2 dargestellte Stellung. Hierbei wird der Auslaßechlitz 97 so weit geöffnet, d-ass der Druck in der Ringkammer 86 auf der vorherbestimmten Mölie gehalten und ein gleichaässiger Druckabfall über der öffnung 89 aufrechterhalten wird» Öleichzeitig mit dem Ableiten von Brennöl über die Auslaßeschlitze 97 strömt ein feil des Brennölstromes aus der Ringkammer 86 weiterhin durch die Öffnung 89 hindurch. Der Rückdruck auf die Puepe 10 bleibt daher ohne Rtlcks^ht auf die Leistung der Pumpe bei einem vorherbestimmten Mindestwert gleichmässig hoch.

Beim Abschalten der Pumpe 10 schliesst der Tentilkolben 75 auf Grund des Yerringerns des aus der Pumpe kommenden Brennölstromes zuerst die Auslaßercblitze 97 ( wenn der Brennölstrom aus der Pumpe gross genug war, um diese Auslaßschlitze 97 zu öffnen ), dann werden die Auslaßschlitze 76 geöffnet, so dass ein schneller Druckabfalljin der Ventilkamnlr 56 erfolgt und das Regelventil sich in der beschriebenen Weise schnell schliesst.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Auslaßechlitze 97 und 98 besteht darin, dass die G-röese der öffnung 89 etwas verkleinert werden kann, so

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dass

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dass gewünsent enfalls der Druckabfall am Yentilkolben 75 erhöht wird, Dies ist möglich, weil der Druckabfall über den Yentilkolben 75 ohne Rücksicht auf die Puapenleistung gleichbleibend ist, also sich nicht ändert, wie es der Fall beim Fehlen der AuslaßschlitsSe 97 und 98 sein würde* Bine Erhöhung des Druckabfalles über die Öffnung 89 würde|a.atürlieh eine etwas stärkere Feder ,90 erfordern, damit sich der Yentilkolben 75 bei dergleichen Strömungsmenge oder -geschwindigkeit öffnet.

Ea sind awar in der Beechreibuixg BrennerdüB$n erwähnt, denen dae Brennöl über die BrennerdüsenauslassöffiDtung 14 zugeführt wird, doch kann die Erfindung auch verwendet werden, um Irennöl einer einzigen Düse oder »ehreren Düsen »uzufuhren.

Patentansprüche 209813/0221

Claims (1)

1. T551723

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   P at ent anspr tiehe t

   uJ SegelYentilTorrichtung für Brennstoffbrenaer sub Regeln des Brennölutroaes zwischen einer Brennölpumpe und den Brennerdüsen, gekennzeichnet durch einen Zuftifcrkanal (44) zum Zuführen von Brennstoff auB der Pumpe (IQ) j durch eine Ventilkammer (56) «dt einer Brennerdüsenauslaßöffnung (14)» wobei der Brennölzuführkanal (44) dieser Kammer (56) Brennöl zuführt; durch einen in dieser Kammer (56)

   -vorhandenen Yentilkolben (50), der von einer Schließin
   T der Brennölstrom aus dieser Kammer

   (56) üTaer die Brennerdüeenöffnung (14) unterbrochen ist, auf eine Offenstellung, in der ein Brennölstrom durch diese Dtteenlffnung (14) hindurchetröinen kann, bewegbar ist; durch eine Jeder (60), die diesen Ventilkolben (50) auf seine Schliessetellung drängt;

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   durch eine Ventil einrichtung (75-)» die auf einen vorbestimmten Zustand in dem Zuführkanal (44) anspricht, um dae in dem Zuftthrkanal vorhandene Brennöl der Kammer (56) zuzuführen und den Ventilkolben (50) zu öffnen, und durch eine Einrichtung (97»98), die den Druck in diesem Suführkanal (44) "begrenzt, um den Rückdruck auf die Pumpe (lOJ zu verringern.

   2, Ventil nach Anspruch 1, dadurch ge- . kennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (75) im Zuführkanal (44) liegt; dass die Druckfoegrenzungsvorrichtung eine Einrichtung (97,98) aufweist, die den Druck im Zuführkanal (44) stromauf der Ventilvorrichtung (75) auf einen vorher bestimmten Wert begrenzt, so dass der Rückdruck auf die Pumpe ohne Rücksicht auf die Pumpenleistung gleich gross ist.

   3 ο Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassjdie Ventilvorrichtung (75) auf einen vorherbestimmten Brennölstrom im Zuführkanal (44) anspricht} um den Ventilkolben (50) beim Anlassen der Pumpe zu öffnen, und auf einen vorherbestimmten Brennölstrom im Zuführkanal (44) anspricht, um den Ventilkolben (50) beim Abschalten der Pumpe zu

   209813/0221 schließen;

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   Bchlieesen; dass in dem Zuführkanal (44) eine DrqsselÖffßung (89)rorhanden ist, die ein Druckgefälle quer über die Tentilvorrichtung (75) erzeugt ·, das im wesentlichen proportional den Brenn-Öletrom im Euführkanal (44) ist, und dass die Druckbegrenzungsvorrichtung eine Einrichtung (97,98) aufweist, die den Druckstrom in der Drosselrorrichtung (89) auf einen \ vorbe stimmt en Druckwert begrenzt.

   4· Ventil nach Anepruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorriehtung (75) die ligren-Zungseinrichtung (97,98) enthält, die den Druck im iufiihrkanal (44) begrenzt»

   5. Ventil nach Anepruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den Brennölstrom stromauf der Ventilvorrichtung (75) aus dem Zuftihrkanal (44) Ik Kebenschluss um die Ventilkamner (56) herumleitet, wenn, die Strömungsmenge im Zuführkanal (44) oberhalb einer -vorherbestimmten Strömungsmenge liegt.

   6. Ventil nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (50) Brennöl ia ITebenechlues aue der Ventilkamaer (56) nach einer rorher-

   pes-iiamten 209813/0221

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   bestimmten Öffnungsftewegimg leitet; dass ein Rückströmkanal (77,15) dieses im Nebenschluss umgeleitete Krennöl aufnimmt j dass die Ventilvorriehtung (75) auf ein im Zuführkanal (44) vorhandenen Brennölstrom, der unterhalb einer vorherbestimmten Größe liegt, anspricht, um den Zuführkanal (44)mlt dem Rückströmkanal (77115) zu verbinden, und auf einen im Zuführfcanal vorhandenen vorherbestimmten Brennöl-'strom anspricht, um diese Verbindung zwischen dem Zuführkamal (44) und dem Rüokströmkanal (77,15) zu unterbrechen, so dass die Ventilkammer (56) schnell mit BruckflüBsigkeit gefüilt wird, und dass die Ventilvorrjßhtung (75) Brennöl aus dem Zuführkanal (44) zum Rüokströmkanal (15) im Nebenschluss taleitet, wenn im Zuführkanal (44) Strömungsmengen vorhanden sind, die oberhalb der vorherbe stimmten Menge liegen, um auf diese Weise den Druck im Zuführkanal (44) zu begrenzen.

   7· Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ventilkolben (50), der in der Ventilkammer (56) gleitet; durch eine Feder (60), die dem Druofc der in der Kammer (56) vorhandenen Druckflüssigktit, die den Ventilkolben (50) öffnen will, entgegen wirktj durchfeinen zweiten Ventilkolben (75),

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   atr

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   der in dem ersten Ventilkolben (50) gleitet, um den Druck in der Ventilkammer (56) zuregeln} durch eine im zweiten Ventilkolben (75)vorhandene Öffnung (89), die Brennöl aus dem Zuführkanal (44.) aufnimmt und einen Druckabfall über diesen zweitenVentilkolben (75) erzeugt, wobei der Druckabfall den zweiten Ventilkolben (75) so einstellt, dass bei einem vorherbestimmten Brennölstrom durch die Öffnung (89) hindurch der zweite Ventilkolben (75) den Zuftihrkanal (44) in Olle Verbindung mit dar Ventilkammer (56) bringt} und durch einen Rückströmkanal (15)» in den der zweite Ventilkolben (75) Brennöl aus dem Zuführkanal (44) leitet, wenn ein vorherbestimmter Brennölstrom die öffnung (89) durchströmt.

   8· Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilkolben (75) Brennöl aus dem Zuführkanal (44) au dem Rückströmkanal (15) leitet, um den Druck ±ψ JEuführkanal (44) auf einen vorherbestimmten Druck zu begrenzen·

   9· Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilkolben (75) den Zuführkanal (44) mit dem Rückströmkanal (15) bei Strömungsmenge!!, die unterhalb der vorherbestimmten

   ORIGINAL INSPECTED 209813/0221 Strömungsmenge

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   Strömungsmenge liegen, verbindet und die Verbindung zwischen dem Zufuhr kanal (44) und dem Rücke tr ömkanal (15) so lange unterbricht, bis eich der Ventilkdben (50) um eine vorherbestimmte Grösee geöffnet hat.

   10· Ventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Feder (90), die den «weiten Ventilkolben (75) auf eine Schließstellung drängt, bei der die Verbindung zwischen dem. Zuführkanal (44) und der Ventilkammer (56) unterbrochen ist·

   11. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Entliiftungs- oder Luftablaßventil (25) ift Euführkanal (44).

   12. Ventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse (16) mit einer darin befindlichen Bohrung (40) und einer an dem einen Ende der Bohrung (40) vorhandenen BrennerdÜeenauelaßöffnung (14), wobei der Ventilkolben. (50) zylindrisch ist und an dem einen Bnde eine Ventilfläche (53*) hat, die an dem einen Ende der Bohrung (40) die Ventilkammer (56) begrenzt, und wobei diese Ventilfläche (53*) mit der Brennerdüeenauslaßöffnung (14) susammen-

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   IMSPSCTED

   wirkte

   - 32 - S 1211 _ψ

   wirkt, um den diese Öffnung (14) durchströmenden Brennölstrom zu regeln, wobei ferner der erste Ventilkorben (50) und der zweite Ventilkolben (75) hohl sind und getrennte Federn (£0 bzw* 90) die Ventilkolben in ihre entsprechenden Schließstellungen drängen; durch^fen in diesem Gehäuse (16) vorhandenen Ruckstömkanal (15), der mit der Bohrung (40) in Verbindung steht; durch auf dem Ventilkolben (50) vorhandene Kolbenflanache oder Ringflansche (51,53,52), die eine Verbindung zwischen der Ventilkammer (56) und dem Rückströmkanal (15) um den in seiner Schließstellung befindlichen Ventilkolben (50) herum blockieren und ein Abströmen einer Teilmenge des in dieser Ventilkammer (56) vorhandenen Brennöles im Nebenschluss über diesen Rückströmkanal (15) ermöglichen, nachdea eine vorherbestimmte Bewegung des Ventilkolbens (50) aus seiner Schließstellung stattgefunden hat.

   13. Ventil nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen für den zweiten Ventilkolben (75) bestimmten Ventilsitz (8#2), der innerhalb des Endes vom ersten Ventilkolben (50) befestigt ist und entgegen der Ventilfläche (80) des ersten Ventilkolbens (50) gerichtet ist; durch eine erste Kanal-

   209813/0221 einrichtung.

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   einrichtung, die einen' im Gehäuse (16) gelegenen Zuführkanal (44) aufweist, der mit der Bohrung (40) in Verbindung steht,- und einen Einlaßsohlitz (87) im Ventilkolben (50) aufweist, der den Zuführkanal (44) mit dem Innenraum des ersten Yentilkolbens (50) nahe der Sitzfläche (83) verbindet; durch eine Peder (90), die den zweiten Ventilkoben (75) gegen den Ventilsitz (82) drängt; durch in dem er-"sten Yentilkolben (50) vorhandene Aualaßschlitze (76), die Bit dem Ruckströakanal (77,15) in Verbindung stehen und die von pudern zweiten Ventilkorben (75) nach einer vorherbestimmten öffnungsbewegung desselben geschlossen werden,, und durch in dem ersten Ventilkolben (50) vorhandene zweite Auslaßschlitze (97), die mit dem Rückströmkanal (77,15) in Verbindung stehen und die von. dem zweiten Ventilkolben (75) nach einer vorherbestimmten Öffnungsfeewegung und nach Schliessen der ersten Auslaßschlitze (76) geöffnet werden.

   14· Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rücketrömanlage, die Brennöl zur Pumpe zurückführt; durch ein Regelventil mit einem Gehäuse (16)4 i¹¹ welchem des bewegliche Ventilkolben (50) gleitet, um den Brennölstrom au» der Auslaßöffnung

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   des Zuführkanales (44) zu regeln und die in dem Gehäuse (16) vorhandene Ventilkammer (56) zu "begrenzen, wobei der Ventilkolben (50) ebenfalls den BrennölstroB. aus dem Zufuhr kanal (44) zu dem Rückströmkanal (15) regelt; durch ein in dem Zuführkanal (44) vorhandenes Luftablaßventil (25)> das "beim Anlassen der Pumpe ein Brennöl-Luft-Gemiseh aus dem Zuführkanal (44) fördert, wobei während des Semischablas3ens der zweite Ventilkolben (75) aus einer Schließstellung, die den Brennölstrom aus dem Zuführkanal (447 zum Rückströmkanal (15) und zur Ventilkammer (56) blockiert» auf eine erste Offenstellung, bei der eine Verbindung zwischen dem Zuführkanal (44) und dem Ruckströmkanal (15) besteht, und auf eine zweite Offenstellung bewegbar ist, bei der der Brennölstrom aus dem Zufuhrkanal (44) zum Rückströmkanal (15) blockiert ist, jedoch eine Verbindung zwischen de» Zuführkanal (44) und der Ventilkammer (56) vorhanden ist, so dass ein schnelles Öffnen dee erstem Ventilkolbens (50) erfolgt, und durch eine Vorrichtung (97>98), die den Brennölstrom aus dem Zaiführkanal (44) zum Rucks tr öakanal (15) im nebenschluss umleitet, wenn sich der zweite Ventilkolben (75) aus der zweiten Offenstellung bewegt.

   Ho«/Br.
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