DE1814512A1 - Vorrichtung zum Stillegen von Brennstoffpumpen an Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Aktieselskabet Bürmeister & Wain*s Maskin- og Skibsbyggeri,

Kopenhagen, Dänemark

Vorrichtung zum Stillegen von Brennstoffpumpen an Brennkraftmaschinen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stillegen einer Brennstoffeinspritzpumpe an einer Brennkraftmaschine durch Abheben einer Nockenfolgerolle, die in einem mit dem Kolben der Pumpe verbundenen Rollenhalter gelagert ist, von einem rotierenden Nocken. Ein solches Stillegen einer Einspritzpumpe bei laufender Maschine kann z.B. aufgrund eines Schadens an der betreffenden Pumpe oder an einem Einspritzventil aktuell werden, oder aber weil man ein Kompressionsdiagramm für den zugehörigen Zylinder der Maschine aufzunehmen wünscht.

Es ist eine Vorrichtung bekannt geworden, die aus einem mit Hilfe eines Hebels lotrecht verschiebbaren Dorn mit einer seitwärts zeigenden Nase besteht, die beim Anheben des Doms unter einen hervorspringenden Teil des Rollenhalters greift. Wenn der Dorn so hoch gehoben ist, dass die Nockenfolgerolle keinen Kontakt mehr mit dem Nocken hat, wird der Dorn in dieser Stellung gesperrt. Bei den erheblichen, von den Federn und dem Gewicht des Rollenhalters ausgeübten Kräften, die insbesondere bei grossen Brennkraftmaschinen auftreten, ist eine erhebliche Kraft aufzuwenden, um den Rollenhalter angehoben zu halten, obwohl der erste Teil des Hubes vom Nocken ausgeführt wird, so dass die den Hebel bedienende Person dieser Bewegung bloss mit dem Hebel zu folgen braucht« .

Bei der bekannten Vorrichtung besteht eine wesentliche Gefahr dafür, dass der den Hebel Bedienende diesen plötzlich nicht mehr festhalten kann, wodurch sich einmal der Bedienende ernsthafte Schäden zuziehen und ausserdem die Nockenfolgerolle in diesem Fall schlagartig mit der Laufbahn des Nockens in Eingriff gebracht werden kann, welches zu einer Beschädigung der Rolle und des Nockens durch Deformation dieser Teile führen kann, die unter einer ziemlich dünnen, harten, z.B. einsatzgehärteten, Oberflächenschicht relativ weich sind. Entsprechende oder vielleicht sogar

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noch grössere Schwierigkeiten treten auf, wenn die Pumpe durch Senken des Rollenhalters wieder in Betrieb gesetzt werden soll, wobei es zur Vermeidung von Schlagbeanspruchungen der Rolle und des Nockens notwendig ist, den Zeitpunkt für das Senken des Rollenhalter s sehr genau und so abzupassen, dass die Rolle den Nocken in oder dicht an dessen höchstem Punkt trifft.

Der vorliegenden Erfindung gemäss werden die genannten Nachteile dadurch beseitigt, dass die Vorrichtung einerseits zwei zusammenwirkende Nockenelemente umfasst, von denen das eine am Rollenhalter befestigt ist, während das andere von einer neutralen Stellung, in der es keinen Kontakt mit dem ersten Nockenelement hat, zu einer ersten Sperrstellung , in der es durch Eingriff mit dem ersten Nockenelement die Nockenfolgerolle so weit angehoben hält, dass sie nur in einem um den höchsten Punkt des Nockens herum liegenden Bereich mit dieser Kontakt hat, und weiter zu einer zweiten Sperrstellung verschiebbar ist, in welcher er. durch Eingriff mit dem ersten Nockenelement die Nockenfolgerolle völlig vom Nocken abhebt, und andererseits eine Feder_? die das vorschiebbare Nockenelement zu dessen neutraler Stellung hin zu bewegen sucht.

Hierdurch wird erreicht, dass das verschiebbare Nockenelement, wenn es manuell oder mechanisch von seiner neutralen Stellung zum ersten, am Rollenhalter befestigten Nockenelement hinbewegt wird, in Eingriff mit diesem in der ersten Sperrstellung gebracht werden kann, wenn oder kurz bevor der höchste Punkt des Nockens bei der Rotation des Nockens in Kontakt mit der Nockenfolgerolle kommt, und das Sperren in dieser Stellung sichert, dass sich der Rollenhalter während der weiteren Drehung des Nockens nicht abwärts bewegt, im Verlauf welcher Drehung das verschiebbare Nockenelement bloss weiter zur zweiten und endgültigen Sperrstellung bewegt werden soll, in der die Rolle völlig vom Nocken abgehoben ist. Selbst wenn die letztgenannte Bewegung, insbesondere bei manueller Bedienung^ beim ersten Mal nicht erfolgreich ausgeführt werden sollte, führt dieses keine Gefahr mit sich, da die Rolle und der Rollenhalter ja nur ein kleines Stück angehoben werden, wenn der höchste Punkt des Nockens zum nächsten Mal mit der Rolle zusammentrifft. Dementsprechend geschieht das Senken des Rollenhalters in zwei Tempi, wobei das verschiebbare Nockenelement zuerst zur ersten oder zwischenliegenden Sperrstellung bewegt

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wird, welches bei einer willkürlichen Winkelstellung des Nockens ^;' geschehen kann, und wenn sich die Teile in dieser Stellung befinden, wird die Nockenfolgerolle und damit der Rollenhalter, wenn der höchste Punkt des Nockens zum ersten Mal mit der Nockenfolgerolle zusammentrifft, so weit angehoben, dass die Feder das verschiebbare Nockenelement in die neutrale Stellung bringt. Auch dieses Anheben erfolgt wie das oben beschriebene allmählich und ohne jegliche Form von Schlagbeanspruchung, die den Nocken, die Nockenfolgerolle oder einige der Komponenten des Hebemechanismus beschädigen könnte.

Bei einer vorgezogenen Ausführungsform hat das erste Nockenelement eine nach unten zeigende Kurvenfläche zum Zusammenwirken mit einer abgerundeten Anlagefläche am anderen Nockenelement, das als ein schwenkbarer Arm ausgeführt ist, und die Kurvenfläche des ersten Nockenelementes kann zwei Vertiefungen aufweisen, A in welche die Anlagefläche des zweiten Nockenelementes in den bei¹-den Sperrstellungen , die hierdurch sehr genau festgelegt sind, .eingreifen kann.

Erfindungsgemäss wird es vorgezogen, dass der schwenkbare Arm, der das zweite Nockenelement bildet, in der ersten Sperrstellung hauptsächlich lotrecht steht. Das Gewicht des Rollenhalters und die Federkraft der Pumpe, die zusammen vom Arm aufgenommen werden, wenn dieser in die zweite und endgültige Sperrstellung geführt ist, suchen den Arm von der ersten Sperrstellung wegzubewegen, welches dem Risiko eines unbeabsichtigten Schwenkens'des Armes entgegenwirkt, durch welches der Rollenhalter freigegeben werden könnte, z.B. infolge von Vibrationen in der Maschine. "

Obwohl die Vorrichtung wie bereits erwähnt manuell betätigt werden kann, wird es jedenfalls bei grösseren Brennkraftmaschinen vorgezogen, dass der schwenkbare Arm über eine Schlupfkupplung, deren Schlupfbewegung im wesentlichen der Schwenkung des Armes zwischen der neutralen Stellung und der ersten Sperrstellung entspricht, mit einem pneumatischen oder hydraulischen Zylinder verbunden ist. Die Vorrichtung wird dann dadurch betätigt., dass das eine oder das andere Ende des Zylinders unter Druck gesetzt wird, und der Schlupf in der Kupplung sichert, dass der KoI-

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ben des Zylinders sofort in seine Endlage bewegt werden kann, wenn die Pumpe in Betrieb gesetzt werden soll, unangesehen der Tatsache,

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dass der letzte Teil der Bewegung des Armes unter Einfluss der Feder eventuell erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen kann, und zwar wenn der Nocken die Nockenfolgerolle anhebt und damit den Eingriff zwischen dem Arm und dem am Rollenhalter befestigten Nockenelement aufhebt.

Erfindungsgemäss kann die Neigung deF nach unten zeigenden Kurvenflächen des ersten Nockehelements zu beiden Seiten der ersten Sperrstellung eine solche sein, dass die vom pneumatischen oder hydraulischen Zylinder entwickelte maximale KräftaUßine nicht -¹^ZU ausreicht, den Rollenhalter in die erste Sperrstellung zu heben, jedoch genügend gross ist, um ihn von der ersten in die zweite Sperrstellung zu heben. Hierdurch wird sichergestelltι dass die Vorrichtung erst dazu imstande ist, den Rollenhalter anzuheben., nachdem'der Nocken den Rollenhalter bis hinauf zur ersten Sperrstellung und etwas über diese hinaus hochgeführt hat, d.h. etwa bis zum höchsten Punkt des Nockens. Dieses ist von besonderer Bedeutung bei Nocken, die auf einem Teil ihrer Kontur konkav sind, da man sonst riskieren würde, dass der Nocken, wenn das Heben in einem solchen konkaven Abschnitt beginnt, bei seiner weiteren Drehung hart gegen die Nockenfolgerolle schlägt. Bei der vorgeschriebenen Massnahme braucht der Zylinder den Rollenhalter nur ein kurzes Stück zu heben und für die Durchführung dieses Hebevorganges steht der grösste Teil einer Umdrehung des Nockens zur Verfügung .

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die teils schematische Zeichnung näher erklärt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit Teilen des zugehörigen Betätigungsmechanismus für eine Brennstoffeinspritzpumpe und

Fig. 2 eine Ansicht in der durch den Pfeil II in Fig.· 1 angedeuteten Richtung, bei der gewisse Teile im Schnitt dargestellt sind.

Auf der Zeichnung ist eine Nockenwelle 1 einer im übrigen nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine, z.B. eines grossen Schiffsdieselmotors, und ein an der Nockenwelle 1 befestigter Nocken 2 dargestellt, der eine Brennstoffeinspritzpumpe für einen · Zylinder der Maschine betätigt. Das Gehäuse 3 der Einspritzpumpe ist durch ein Fussstück 4 am Rahmen der Maschine befestigt und /'im Fussstück 4 sind Führungen für einen Rollenhalter 5 vorgesehen,

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der mechanisch mit 3em nicht gezeigten Pumpenkolben verbunden ist. Auf einem im Rollenhalter 5 angebrachten Zapfen 6 ist eine Nockenfolgerolle 7 mit Hilfe von Wälzlagern Ö gelagert und die Nockenfolgerolle 7 wird mit Hilfe von zwei Schraubendruckfedern 9 und im Eingriff mit dem Nocken 2 gehalten.

Eine am Pumpengehäuse 3 befestigte Konsole 11 trägt einen Drehzapfen 12 für einen schwenkbar aufgehängten pneumatischen Arbeitszylinder 13, der nicht gezeigte LuftZuführungen zu seinen beiden Arbeitskammern hat, die sich auf je einer Seite des Kolbens des Zylinders befinden, dessen Kolbenstange 14 durch ein in Längsrichtung verstellbares Zwischenstück 15 und einen Drehzapfen 16 mit einem Kupplungsarm 17 verbunden ist. Der Kupplungsarm 17 ist um eine im Fussstück 4 drehbare Welle 1Ö drehbar gelagert.

An dem durch den Kupplungsarm 17 hindurchragenden Ende

der Welle 1Ö ist eine Kupplungsscheibe 19 befestigt, die zwei radi- % al verlaufende Kupplungsflächen 20 und 21 zum Zusammenwirken mit zwei entsprechenden Kupplungsflächen 22 bzw. 23 an der Nabe des Armes 17 aufweist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, haben die beiden Kupplungshälften einen Schlupf, der in der gezeigten Ausführungsform ca. 45° beträgt. Am entgegengesetzten Ende der Welle 1Ö ist ein Hebelarm 24 befestigt, der mit einer am Rollenhalter 5 befestigten Kurvenscheibe 25 zusammenwirkt. Der Arm 24 wird ausserdem in Richtung der in Fig. 2 mit voll ausgezogenen Linien gezeigten, mit 0 bezeichneten neutralen Stellung beeinflusst, und zwar durch eine Zugfeder 26, die mit ihrem einen Ende am Arm 24 und mit ihrem anderen Ende an der Maschine befestigt ist. In dieser neutralen Stellung befindet sich der nicht gezeigte Kolben des Zylin- j ders 13 in seiner oberen Endlage und die beiden Flächen 21 und 23 der Kupplung liegen aneinander an (siehe Fig. 2).

Die Kurvenscheibe 25, die in Fig. 2 mit voll ausgezogenen Linien in ihrer normalen oberen Stellung gezeigt ist, in welcher sich die Nockenfolgerolle 7' auf dem höchsten Punkt des Nockens 2 befindet, während die entsprechenden Teile in Fig. 1 mit dem Rollenhalter in der untersten Stellung gezeigt sind, hat auf ihrer nach unten zeigenden Seite eine Kurvenbahn, die von rechts nach links erst einen schräg abwärtsverlaufenden Abschnitt 27, der hinter einem kleinen konvexen Vorsprung in einen konkaven Kreisbogen 28 übergeht, dem ein geradliniger Abschnitt 29 mit einer etwas kleineren Neigung als der des Abschnitts 27 folgt, aufweist.

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Daran schliesst sich schliesslich eine kleine kreisbogenförmige Vertiefung 30 an. Die. beiden Kreisbogenabschnitte 2Ö und 30 haben den gleichen Radius wie das abgerundete Ende des Armes 24.

Wenn sich der Arm 24 in der in Fig. 2 gezeigten neutralen Stellung 0 befindet, hat der Arm während der lotrechten Bewegünd der Kurvenscheibe 25 zusammen mit dem Rollenhalter 5 überhaupt keinen Kontakt mehr mit dieser. In dieser Stellung arbeitet die nicht gezeigte Einspritzpumpe bei rotierender Nockenwelle 1 also normal. Soll die Einspritzpumpe stillgelegt werden, wird der oberen Arbeitskammer des Zylinders 13 durch einen- der nicht gezeigten Anschlüsse dieses Zylinders Luft zugeführt, wodurch der Kolben mit der Kolbenstange in Richtung seiner unteren Endlage bewegt. Der vom Kolben zurückgelegte Weg ist so gross, dass der Arm 24, wenn der Kolben seine untere Endlage erreicht hat, die in Fig. 2 durch strichpunktierte Linien angedeutete Endlage oder zweite Sperrstellung II einnimmt, in der er in die kreisbogenförmige Vertiefung 30 in der Kurvenbahn der Kurvenscheibe 25 eingreift.

Normalerweise kann der Arm 24 jedoch nicht direkt in die Stellung II geführt werden, da sein abgerundetes Ende zuerst auf den schrägen Abschnitt 27 der Anlagefläche der Kurvenscheibe 25 trifft, die sich zusammen mit dem Pumpenkolben auf- und abbewegt. Die maximale Druckkraft im Zylinder 13 und die Längen der respektiven Momentarme sind so gewählt, dass die vom Arm 24 auf die Kurvenscheibe 25 ausgeübte Kraft nicht dazu ausreicht, die Kurvenscheibe und damit den Rollenhalter hochzuheben, so dass sich der Arm 24 bloss gegen den Kurvenabschnitt 27 legt und diesem während¹ der vom Nocken 2 hervorgebrachten Bewegung des Rollenhalters folgt. Wenn die Kurvenscheibe 25 hierbei in ihre obere Stellung kommt, die in Fig. 2 voll ausgezogen gezeigt ist, kann sich das Ende des Armes 24 jedoch in die kreisbogenförmige Vertiefung 28 hineinbewegen, da in dieser Stellung des Rollenhalters ein kleiner Spielraum zwischen den beiden Komponenten vorhanden ist.

Bei der darauffolgenden Abwärtsbewegung des Rollenhalters 5 wird dieser dann dadurch festgehalten, dass die Kurvenscheibe 25 auf dem Ende des Armes 24 in der mit I in Fig. 2 bezeichneten ersten Sperrstellung zu ruhen kommt. Die auf den Kolben des Zylinders 13 wirkende"Kraft.ist jetzt so'gewählt, dass sie bei der vergrösserten effektiven Länge des Armes 17 und der kleineren Neigung

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des Abschnitts 29 der Kurvenbahn dazu ausreicht, das Gewicht des Rollenhalters und der daran angeschlossenen Komponenten sowie den Druck von den Federn 9 und 10 zu überwinden, und der Arm 24 bewegt sich daher von der Stellung I weiter zur endgültigen Sperrstellung II, in der er durch seinen Eingriff in die Vertiefung 30 der Kurvenscheibe 25 den Rollenhalter in hochgehobener Stellung festhält, in der die Nockenfolgerolle 7 auch mit dem höchsten Punkt des Nockens 2 keinen Kontakt mehr hat. Die entsprechende Stellung der Kurvenbahn der Kurvenscheibe 25 ist in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien gezeigt.

Die Einspritzpumpe ist jetzt stillgelegt und aufgrund der Gestaltung der Kurvenscheibe 25 und der Winkelstellung des Armes 24 hinter dem Totpunkt können die Teile auch nach Unterbrechung der Luftzufuhr zmm Zylinder 13 in der Sperrstellung festgehalten werden. Es können nun eventuelle Reparaturen an der Pum- % pe ausgeführt werden oder die ganze Pumpe oder einige Teile davon ausgewechselt sowie' Kompressionsdiagramme des zugehörigen Zylinders der Maschine aufgenommen werden.

Wenn die Einspritzpumpe wieder in Betrieb gesetzt werden soll, wird dem unteren Ende des Zylinders 13. Druckluft zugeführt und die Kolbenstange 14 bewegt sich dadurch in ihre obere Endlage, die in Fig. 2 gezeigt ist. Aufgrund des oben besprochenen Schlupfes zwischen den Kupplungsflächen 20 und 22 erfolgt der erste Teil der Bewegung des Kolbens, ohne dass gleichzeitig die Welle 18 gedreht und der daran befestigte Arm 24 geschwenkt wird. Erst bei der abschliessenden Bewegung der Kolbenstange werden die beiden Flächen 20 und 22 dazu gebracht, gegeneinander zu.liegen, und wenn * sich der Kolben in seiner oberen Endlage befindet, ist der Arm 24 daher vorläufig nur in die Stellung I in Fig. 2 gedreht. In dieser Stellung, in der die Kurvenscheibe 25 mit ihrem Bahnabschnitt 28 auf dem Ende des Armes 24 ruht, befindet sich die Nockenfolgerolle 7 wie oben erwähnt in einer Stellung, die etwas unter derjenigen liegt, die sie einnimmt, wenn sie auf dem höchsten Punkt des Nockens 2 ist. Wenn sich daher während der Rotation der Nocken-*- welle 1 dieser Punkt des Nockens der Nockenfolgerolle 7 nähert, wird diese hochgehoben und hebt damit die Kurvenscheibe 25, so dass der Arm 24 entlastet wird und die Zugfeder 26 den Arm 24 mit der an diesem befestigten Welle 18 und der Kupplungsscheibe 19 in die neutrale Stellung 0 bewegt (siehe Fig. 2).

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Obwohl die Erfindung an Hand einer Ausführungsform beschrieben ist, bei der zum abschliessenden Heben und Sperren des Rollenhalters ein pneumatischer Zylinder angewendet wird, kann hierzu selbstverständlich auch ein hydraulischer Zylinder benutzt werden. Insbesondere bei kleineren Maschinen, bei denen die auftretenden Kräfte nicht so gross sind, kann es auch möglich sein, das Stillegen der Pumpe manuell vorzunehmen, z.B. mit Hilfe eines auf die Welle wirkenden Hebels, der eventuell mit Hilfe einer der beschriebenen Schlupfkupplung entsprechenden Kupplung mit der Welle verbunden sein kann. Es ist auch einleuchtend, dass die Ausführung der einzelnen Komponenten der Vorrichtung von der gezeigten abweichen kann, da das beschriebene Heben des Rollenhalters in zwei Tempi mit einer festgelegten, zwischenliegenden Sperrstellung,, die sicherstellt, dass der Rollenhalter so gehoben und insbesondere gesenkt wird, dass die Nockenfolgerolle und der Nocken nur in der Nähe des höchsten Punktes des Nockens in Eingriff miteinander gebracht werden, als das Wesentliche der Erfindung angesehen wird.

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Claims (7)

Pa te η

1.- Vorrichtung zum Stillegen einer.Brennstoffeinspritzpumpe ah einer Brennkraftmaschine durch Abheben einer Nockenfolgerolle (7), die in einem mit dem Kolben der Pumpe verbundenen Rollenhalter (5) gelagert ist, von einem rotierenden Nocken, dadurch ge-· kennzeichnet, dass die Vorrichtung einerseits zwei zusammenwirkende Nockenelemente (24,25) umfasst, von denen das eine (25) am Rollenhalter (5) befestigt ist, während das andere (24) von einer neutralen Stellung (0), in der es keinen Kontakt mit dem ersten Nockenelement (.25) hat, zu einer ersten Sperrstellung (I), in der es durch Eingriff mit dem ersten Nockenelement die Nockenfolgerolle (7) so weit angehoben hält, dass sie nur in einem um den . höchsten Punkt des Nockens'(2) herum liegenden Bereich mit dieser Kontakt hat, und weiter zu einer zweiten Sperrstellung (II) ver- fl schiebbar ist, in welcher es durch Eingriff mit dem ersten Nockenelement (25) die Nockenfolgerolle völlig vom Nocken abhebt, und andererseits eine Feder (26) die das verschiebbare Nockenelement (24) zu dessen neutraler Stellung hin zu bewegen sucht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Nockenelement (25) eine nach unten zeigende Kurvenfläche (27-30) zum Zusammenwirken mit einer abgerundeten Anlagefläche am anderen Nockenelement (24) hat, das als ein schwenkbarer Arm ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenfläche des ersten Nockenelementes (25) zwei Vertiefungen (#0,30) aufweist, in welche die Anlagefläche des zweiten Nocken- -| elementes (24) in den beiden Sperrsteilungen (1,11) eingreifen

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeieh-, net, dass der schwenkbare Arm, der das zweite Nockenelement (24) bildet, in der ersten Sperrstellung (I) hauptsächlich lotrecht steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 odeF 4, dadurch gekennzeichnet , dass der schwenkbare Arm (24) über eine Schlupfkupplung (17,19), deren Schlupfbewegung im wesentlichen der Schwenkung des Armes zwischen der neutralen Stellung (0) und der ersten Sperrstellung (II) entspricht, mit einem pneumatischen oder hydrau-. iischen Zylinder (13) verbunden ist. ·

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische oder hydraulische Zylinder so montiert ist, dass sein Kolben sich in einer unteren Endlage befindet, wenn sich der Arm (24) in der zweiten Sperrstellung (II) befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der nach unten zeigenden Kurvenflächen (27, 2Ö) des ersten Nockenelements zu beiden Seiten der ersten Sperrstellung (I) eine solche ist, dass die vom pneumatischen oder hydraulischen Zylinder entwickelte maximale Kraft alleine nicht dazu ausreicht, den Rollenhalter (5) in die erste Sperrstellung
zu heben, jedoch genügend gross ist, um ihn von der ersten in die zweite Sperrstellung (II) zu heben.

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