DE1751946A1 - Schnellschlussventil fuer eine OElbrennerpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schnellschlußventil für eine Ölbrennerpumpe mit einem unter der Wirkung einer Feder stehenden Schnellschlußkolben, dessen gegenüberliegende Stirnseite unter Betriebsdruck steht.

Beim Einschalten eines Ölbrenners öffnet das Schnellschlußventil, wenn der eingestellte Betriebsdruck erreicht ist. Die Hochlaufzeit des Ölbrennmotors liegt etwa bei einer Sekunde. Da das Schnellschlußventil etwa bei 50 bis 70 % der Nenndrehzahl öffnet und die Düsenleitungen meistens starr ausgebildet sind, um das sonst übliche Nachspritzen zu vermeiden, ergibt sich, dass der Öldurchsatz an der Düse innerhalb von Sekundenbruchteilen von 0 auf sein Maximum ansteigt. Dies bedeutet, dass die zerstäubte Ölmenge explosionsartig zündet, was den nicht gewünschten Anfahrstoß ergibt.

Das erfindungsgemäße Ventil vermeidet diesen Anfahrstoß dadurch, dass in dem Schnellschlußkolben ein weiterer dämpfend wirkender Kolben geführt ist, dessen eine Stirnseite mit dem Schnellschlußkolben einen Raum einschließt, der über eine Drossel mit dem Druckraum der Pumpe verbunden ist, und dessen andere Stirnseite unter der Wirkung einer Feder steht. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass das Ventil bei einem niedrigen Druck öffnet und den Weg zur Düse freigibt. Dieser niedrigere Druck auch "Anfahrdruck" genannt steht bei diesem Ventil in einem bestimmten Verhältnis zum Betriebsdruck. Die Verzögerungszeit, in der der Zerstäubungsdruck vom Anfahrdruck auf den Betriebsdruck ansteigt, wird über eine Drossel, die abgestimmt ist, beeinflusst.

Weitere Merkmale der Erfindung sowie Vorteile derselben, ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnung, welche die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Schnellschlußventil bei ausgeschalteter Pumpe; Fig. 2 das geschnittene Ventil in der Anfahrstellung; Fig. 3 das Ventil nach Fig. 1 in der Betriebsstellung, und zwar bei hohem Betriebsdruck und Fig. 4 eine Kombination zwischen einem Schnellschluß- und Verzögerungsventil.

Gemäß Fig. 1 ist das Ventil in das Gehäuse 1 einer Ölbrennerpumpe eingebaut. Die Düsenanschlußschraube 2, die den Düsenanschluß 3 und den Ventilsitz 4 trägt, ist in das Pumpengehäuse 1 eingeschraubt. Die Ventilhülse 3 wird von der Spindelführung 6, die ebenfalls in das Pumpengehäuse 1 eingeschraubt ist, über die Feder 7 an die Düsenanschlussschraube 2 gedrückt. In der Bohrung der Ventilhülse 5 ist ein Schnellschlußkolben 8 angeordnet, der an seinem druckseitigen Ende eine Dichtung 9 aus elastischem Material mit Stützscheibe 10
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ragt. Die Dichtung 9 und die Stützscheibe 10 sind zusammen eingebördelt. Dieser Schnellschlußkolben 8 wird von der Druckregulierfeder 11, welche über die Regulierspindel 12 und die Reguliermutter 13 eingestellt werden kann, an den Ventilsitz 4 gedrückt, so dass der Weg zur Düse geschlossen ist. Der Schnellschlußkolben 8 ist hohlgebohrt und gekont, wobei in dessen Bohrung der Dämpfungskolben

14 angeordnet ist. Auf diesen Dämpfungskolben 14 wirkt die Feder 15, die von außen eingestellt werden kann. Hierzu dient die Spindel 16, die mittels eines 0-Ringes 17, der gleichzeitig als Verdrehsicherung dient, abgedichtet ist. Der zylindrische Raum 18, zwischen der Stirnfläche des Dämpfungskolbens 14 und der Stützscheibe 10 im Schnellschlußkolben 8 ist über einen Drosselschlitz 19 mit dem Druckraum 20 des Ventils verbunden.

Bei der Inbetriebnahme fördert die Pumpe zunächst Luft, die über die Bohrung 21, den Einstich 22 und die Bohrung 23 im Schnellschlußkolben 8, den Raum 24, die Bohrungen 25 im Dämpfungskolben 14 und durch die Federn 11 und 15 in die Rücklaufbohrung 26 abgeführt wird. Das anschließend geförderte Öl nimmt den gleichen Weg, staut sich jedoch an der Entlüftungsbohrung 23, wodurch sich ein Druck vor dem Schnellschlußkolben 8 aufbaut. Der Druck steigt nun soweit an, bis der Schnellschlußkolben 8 von der hydraulischen Kraft, die auf seine Stirnfläche wirkt, entgegen der eingestellten Federkraft der Druckregulierfeder 11 zurückgeschoben wird. Sobald der Schnellschlußkolben 8 mit seiner Dichtscheibe 9 vom Ventilsitz 4 abgehoben hat (Fig. 2), beginnt die Zerstäubung an der Düse. Der Schnellschlußkolben 8 wird nun von der hydraulischen Kraft soweit zurückgeschoben, bis der Einstich 27 im Schnellschlußkolben 8 die Bohrung 28 in der Ventilhülse 5 öffnet. Das überschüssige Öl fließt dann über diese Öffnung und durch die

Bohrungen 25 im Dämpfungskolben 14 in den Rücklauf ab. In dieser Anfahrstellung wirkt nun der augenblickliche Betriebsdruck der Pumpe, also der Anfahrdruck, auf die volle Stirnfläche des Schnellschlußkolbens 8. Der Dämpfungskolben 14 hat bei diesem Vorgang den Weg des Schnellschlußkolbens 8 mitgemacht, sich also relativ zum Schnellschlußkolben 8 nicht bewegt. Nun dringt langsam Öl über den Drosselschlitz 19 in den Raum 18. Der Druck in diesem Raum erhöht sich somit und der Dämpfungskolben 14 wird entgegen der Feder 15 zurückgeschoben. Der Raum vergrößert sich, weshalb noch mehr Öl über den Drosselschlitz 19 nachfließen muß. Dies geht soweit, bis der Druck in dem Raum 18 so groß ist wie der Druck im Raum 20. Bei dieser Bewegung hat der Dämpfungskolben auch die Entlüftungsbohrung 23 verschlossen (Fig. 3). Durch den Anstieg des Druckes im Raum 18 wird der Schnellschlußkolben 8 zunehmend entlastet, so dass am Ende dieses Vorganges nur noch die Kreisringfläche (gebildet aus Fläche des Schnellschlußkolbens 8 und der Stirnfläche des Dämpfungskolbens 14) unter der Wirkung des Betriebsdruckes steht. Da die Kraft der Druckregulierfeder 11 sich nicht geändert hat, muß der Druck während dieses Vorganges auf einen höheren Wert angestiegen sein.

Das Verhältnis des Anfahrdruckes zum endgültigen Betriebsdruck muß daher sein

p a = Kreisringfläche ___ _____________ p B = volle Kreisfläche

Dies bedeutet, dass durch die Abstimmung des Dämpfungskolbendurchmessers zum Schnellschlußkolbenaußendurchmesser das günstigste Druckverhältnis zwischen Anfahrdruck und Betriebsdruck erzielt wird. Durch die Größe des Drosselschlitzes 19 und durch die Wahl der Federkonstanten der Feder 15 läßt sich die Zeit festlegen, in der der Druck vom Anfahrdruck auf den Betriebsdruck ansteigt.

Schaltet man die Anlage ab, so sinkt die Fördermenge der Pumpe mit der Drehzahl ab. Hierbei geht zunächst die Menge zurück, die über die Bohrung 28 in der Ventilhülse 5 und den Einstich 27 im Schnellschlußkolben 8 in den Rücklauf fließt. Sinkt diese auf Null ab, so verschließt der Schnellschlußkolben 8 mit seiner Dichtung 9 den Ventilsitz 4. Dieser Vorgang läuft jedoch so schnell ab, dass der Raum 18 sich in dieser Zeit kaum verändert, da das in diesem befindliche Öl erst wieder durch den Drosselschlitz 19 zurückfließen muß, d.h. beide Kolben bewegen sich gemeinsam in Schließrichtung. Erst während der Ruhepause des Brenners wird das Öl im Raum 18 langsam durch die Feder 15 und den Dämpfungskolben 14 über den Drosselschlitz 19 in den nun drucklosen Druckraum 20 des Ventils zurückgedrängt. Hierbei wird auch die Entlüftungsbohrung 23 wieder geöffnet. Das Verschließen der Entlüftungsbohrung 23 bei den höheren Betriebsdrücken hat den Vorteil, dass bei den höheren Betriebsdrücken eine geringere Verlustmenge in den Rücklauf abfließt und damit eine höhere Düsenmenge zur Verfügung steht, die den

Leistungsbereich der Pumpe vergrößert. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass die Schließdrehzahl des Ventils verringert wird, was zu Verrußungen führt. Deshalb wird diese Entlüftungsbohrung 23 vorzugsweise dann angeordnet und vom Dämpfungskolben 14 verschlossen, wenn außerdem ein Magnetventil entweder in der Düsenleitung oder zwischen Pumpendruckseite und Rücklauf angeordnet wird.

Nach Fig. 2 befindet sich das Ventil in der Anfahrstellung. Der Schnellschlußkolben 8 hat vom Ventilsitz 4 abgehoben und damit den Weg zur Düse freigegeben. Die Feder 15 ist noch nicht vorgespannt. Damit ist auch noch kein Druck im Raum 18 und daher die ganze Kolbenfläche vom Betriebsdruck belastet, weshalb die Pumpe nur Vordruck hat.

Das Ventil gemäß Fig. 3 arbeitet bei hohem Betriebsdruck. Der Dämpfungskolben 14 hat die Dämpfungsfeder 15 so weit zusammengedrückt, dass die Federkraft dieser Feder dem Betriebsdruck multipliziert mit der Stirnfläche der Dämpfungskolbenfläche entspricht. Bei hohem Druck macht der Dämpfungskolben den größten Weg.

Die Fig. 4 zeigt die Kombination eines Schnellschlußventils mit druckunabhängigem Schnellschluß und Dämpfung. In dem Gehäuse 19 ist wiederum eine Düsenanschlußschraube 30, eine Ventilhülse 31, ein Schnellschlußkolben 32, ein Dämpfungskolben 33 mit zwei Kolbenteilen 33' und 33'' und die Federn 34, 35, 36 angeordnet. Die Regulierungseinrichtung entspricht der nach Fig. 1. Die Düsenanschlußschraube 30 ist tiefer ausgebohrt und trägt den Ventilsitz 37 als eingepresstes Teil. Der Dämpfungskolben 33 erfüllt bei diesem Ventil zwei Funktionen. Er steuert in Verbindung mit der Drosselstelle 38 im Kolbenteil 33'' den Anfahrvorgang und steuert die Verlustmenge über den Entlüftungsschlitz 39, was eine hohe Schließdrehzahl des Ventils gewährleistet.

Dieses Kombinationsventil arbeitet wie folgt:

Die Luft bei der Inbetriebnahme wird über die Bohrung 40 in der Ventilhülse 31, über den Einstich 41 im Schnellschlußkolben 32, über die Bohrung 42, den Entlüftungsschlitz 39, über die Bohrung 43 in die Rücklaufbohrung 44 abgeführt. Bei Ölförderung staut sich das Öl am Entlüftungsschlitz 39, wodurch der Druck steigt. Der Schnellschlußkolben 32 hebt vom Ventilsitz ab und gibt den Weg zur Düse frei. Der Schnellschlußkolben 32 wird vom Druck so weit zurückgedrückt, bis der Einstich 45 die Bohrung 46 öffnet und das überschüssige Öl in den Rücklauf abfließen kann. Dieser Ablauf geht in Bruchteilen von Sekunden vor sich. Nun dringt das Öl aus dem unter Druck stehenden Raum 47 über die Drosselstelle 38 in den Raum 48, wobei der Dämpfungskolben 33 gegen die Feder 34 zurückgedrückt und der Schnellschlußkolben 32 entlastet wird. Damit erhöht sich der Betriebsdruck um den Faktor, der sich aus dem Verhältnis von voller Kolbenfläche des Schnellschlußkolbens 32 und der Kreisringfläche ergibt, die vom Außendurchmesser des Schnellschlußkolbens 32 und dem Durchmesser des Dämpfungskolbens 33 gebildet wird. Bei Betriebszustand stellt sich der Dämpfungskolben 33 entsprechend dem Betriebsdruck ein. Der Querschnitt des sich verjüngenden Entlüftungsschlitzes 39 wird vom Dämpfungskolbenteil 33' bei höher werdendem Druck verringert. Bei Abstimmung dieses Schlitzes 39, seiner Konizität, seines Querschnittes und der Federkonstanten der Feder 34 kann die Verlustmenge vom Druck unabhängig konstant gehalten werden.

Beim Abschalten der Anlage hat die Feder 34 nicht soviel Zeit, das Öl aus dem Raum 48 zu verdrängen. Der Schnellschlußkolben 32 und der Dämpfungskolben 33 können daher beim Schließvorgang als Einheit betrachtet werden. Deshalb bleibt auch der Schlitz 39 beim Schließvorgang genau so groß wie im Betriebszustand. Wegen der Konstanz in Abhängigkeit des Druckes des Durchflusses durch diesen Schlitz 39 ist auch die Schließdrehzahl über dem Druck konstant. Die Toleranzen können über die Spindel 16 ausgeglichen werden.

Claims (5)

1. Schnellschlußventil für eine Ölbrennerpumpe mit einem unter der Wirkung einer Feder stehenden Schnellschlußkolben, dessen gegenüberliegende Stirnseite unter Betriebsdruck steht, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schnellschlußkolben (8) ein weiterer, dämpfend wirkender Kolben (14) geführt ist, dessen eine Stirnseite mit dem Schnellschlußkolben (8) einen Raum (18) einschließt, der über eine Drossel (z.B. 19) mit dem Druckraum der Pumpe verbunden ist und dessen andere Stirnseite unter der Wirkung einer Feder (15) steht.

2. Schnellschlußventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Feder (15) beispielsweise mit einer Spindel (16) einstellbar ist.

3. Schnellschlußventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung (23) zwischen Druckseite und Rücklauf, die zur Entlüftung der Pumpe dient, vom Dämpfungskolben (14) durch Überfahren verschließbar ist.

4. Schnellschlußventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnellschlußkolben (32) an seiner Innenbohrung einen sich verjüngenden Entlüftungsschlitz (39) aufweist, dessen Querschnitt mit dem Dämpfungskolben (33) steuerbar ist und das die Speisung des Raumes (48) vor dem Dämpfungskolben (33) über eine Drossel (38) am Außendurchmesser des Dämpfungskolbens (33) erfolgt.

5. Schnellschlußventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel zwischen Dämpfungskolbenaußendurchmesser und Schnellschlußkolbeninnendurchmesser so abgestimmt ist, dass sich der Druck im Raum (48) entsprechend einer gewünschten Verzögerungszeit aufbaut