DE2045596A1

DE2045596A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ein stellen der Stromungsmenge in Einspritz düsen fur flussigen Kraftstoff

Info

Publication number: DE2045596A1
Application number: DE19702045596
Authority: DE
Inventors: Basil S Richmond Heights Ohio Segro (V St A )
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1969-09-17
Filing date: 1970-09-15
Publication date: 1971-03-25
Also published as: CA921954A; US3641802A; GB1318644A

Description

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Parker-Hannifin Corporation
Cleveland (Ohio, USA)

Verfah. ren und Vorrichtung zum Einstellen der Strömungsmenge in Einspritzdüsen für flüssigen Kraftstoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung % zum Einstellen der Strömungsmenge von Einspritzdüsen für flüssigen Kraftstoff.

In bekannten Einspritzdüsen für flüssigen Kraftstoff sind Drallschlitze vorgesehen, die tangential in den Umfang einer Wirbelkammer münden und dem Kraftstoff einen Drall erteilen, so daß er in Form eines hohlen Sprühkegels aus der zentral angeordneten Austrittsöffnung der Wirbelkammer austritt. In diesen Düsen bestehen die Drallschlitze im allgemeinen aus Nuten an dem konischen Ende eines Stöpsels, der in eine komplementäre konische Vertiefung eines Düsenkörpers eingreift. Bei in dem Düsenkörper eingesetzten , Stöpsel wird daher die Strömungsmenge in der Düse durch die Breite und Tiefe der Drallschlitze bestimmt. Man kann die Strömungsmenge nur dadurch einstellen, daß man den Stöpsel entfernt und die Breite und/oder Tiefe der Drallschlitze vergrößert. Dabei müssen die Drallschlitze in dem Stöpsel zuerst kleiner ausgebildet werden, als dies erwünscht iet. Die fortschreitende Vergrößerung des Durchlaßquerschnitte der Drallschlitze zwecks Einstellung einer genau vorherbestimmten, gewünschten Strömungsmenge ist •ine kostspielige und zeitraubende Arbeit.

Die Erfindung schafft nun zum Einstellen der Strömungsmenge in einer für flüssigen Kraftstoff bestimmten Einspritzdüse, die einen Drallschlitz besitzt, der in eine Wirbelkammer

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mündet, ein Verfahren, in dem durch fortschreitende Verformung der Düse der Durchißquerschnitt des Drallschlitzes verkleinert wird, bis die Strömungsmenge in dem Schlitz einen gewünschten Wert erreicht.

Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Einstellen der Strömungsmenge in dem Drallschlitz, der in dem Düsenkörper einer Einspritzdüse für flüssigen Kraftstoff vorgesehen ist, wobei der Drallschlitz in eine Wirbelkammer des Düsenkörpers mündet und der Düsenkörper eine Austrittsöffnung für die Abgabe einer Drallströmung des Kraftstoffs in Form eines hohlen Sprühkegels besitzt. Diese Vorrichtung besitzt ein Gehäuse mit einer Eintrittsöffnung zum Anschluß an eine Flüssigkeitsquelle und einer Austrittsöffnung zur Aufnahme des Düsenkörpers und zur Abgabe von Strömungsmittel durch den Schlitz, die Wirbelkammer und die Austrittsöffnung des Düsenkörpers, einen in dem Gehäuse angeordneten Preßstempel, der an den Düsenkörper derart angesetzt werden kann, daß er das stromaufwärtige Ende der Wirbelkammer schließt und den Schlitz in der Richtung seiner Breite überbrückt und eine Betätigungseinrichtung zum Pressen des Preßstempels gegen den Düsenkörper derart, daß dieser fortschreitend verformt und dadurch die Tiefe des Drallschlitzes verringert wird, bis die Strömungsmenge in dem Düsenkörper einen gewünschten Wert erreicht.

Die Erfindung schafft ferner eine Einspritzdüse zum Einspritzen von flüssigem Kraftstoff in einer voreingestellten Strömungsmenge. Diese Düse besitzt einen Düsenkörper mit einem Drallschlitz, einer Wirbelkammer, in die der Drallschlitz mündet und eine Austrittsöffnung, durch die Kraftstoff aus der Wirbelkammer in einer Drallströmung: in Form eines hohlen Sprühkegels austritt, ferner einen in dem Düsenkörper angeordneten, verjüngten Stöpsel mit einer verjüngten Fläche, die an einer zu ihr komplementären, verjüngten Sitzfläche an der Hündung der Wirbelkammer anliegt und den Drallschlitz an der Mündung der Wirbelkammer in der

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Richtung seiner Breite überbrückt und dadurch die Tiefe des Drallschlitzes bestimmt. Diese Düse ist dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz vor dem Einsetzen des Stöpsels in den Düsenkörper dadurch genau verformt worden ist, daß der Düsenkörper an der Mündung der Wirbelkammer derart preßverformt wurde, daß durch Verbreitern der Sitzfläche der Drallschlitz die Tiefe erhalten hat, die erforderlich ist, damit bei an dem Drallschlitz angesetztem Stöpsel eine voreingestellte Strömungsmenge erhalten wird.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand

der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt g

Fig. 1 in einem zentralen vertikalen Querschnitt eine Vorrichtung zum genauen Einstellen der Strömungsmenge einer Kraftstoffeinspritzdüse und zeigen

Fig. 2, 3 und k in größerem Maßstab in Teildarstellungen im Querschnitt die fortschreitende Verformung einer Sitzfläche an dem stromaufwartigen Ende einer Wirbelkammer eines Düsenkörpers zwecks Verkleinerung der Tiefe eines in dem Düsenkörper ausgebildeten Drallschlitzes, so daß die Strömungsmenge des Kraftstoffs in dem Schlitz genau eingestellt wird. Dabei zeigt Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. k hu. Fig. h einen Querschnitt nach der Linie k-k in ä

Fig. 3 bei abgenommenem Stöpsel.

Fig. 5 und 7 zeigen diametrale Querschnitte durch je eine zusammengesetzte Kraftstoffeinspritzdüse und

Fig. 6 zeigt im Querschnitt einen Teil einer abgeänderten Ausführungsfora der Vorrichtung.

Jede der beiden in den Figuren 5 und 7 gezeigten Einspritzdüsen für flüssigen Kraftstoff besitzt einen Düsenkörper 1, der im Gebrauch in einen nicht gezeigten Adapter eingeschraubt wird, der an einem Kraftstoff-Verteilerring oder dergleichen befestigt ist. Der Düsenkörper 1 ist mit einer Kraftstoff-

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Austrittsöffnung 2 und einer Wirbelkammer 3 ausgebildet, deren hintere Wandung von einem verjüngten Stöpsel k (Fig. 5) gebildet wird, der gemäß Fig. 7 aus einer Kugel 5 bestehen kann. Der Stöpsel k (oder die Kugel 5) liegt an einer Sitzfläche 6 der Wirbelkammer 3 an und überbrückt den oder die oben offenen Drallschlitze 7. Gemäß Fig. 5 besitzt der Stöpsel k einen Kraftstoff-Zuführungskanal 8, wobei der Kraftstoff durch ein Sieb 9 und um das untere Ende des Stöpsels 4 herum in den Drallschlitz 7 fließt, aus dem er tangential in die Wirbelkammer 3 eintritt, so daß dem Kraftstoff ein Drall erteilt wird und er aus der Austrittsöffnung 2 in Form eines hohlen Sprühkegels 1o austritt. Gemäß Fig. 7 besteht der Stöpsel aus der Kugel 5 und einem Kugelkäfig 11, der einen Kanal 12 und ein Sieb 13 besitzt. In beiden Ausführungsformen ist der Stöpsel k gemäß Fig. 5 bzw. der Kugelkäfig 11 gemäß Fig. 7 beispielsweise durch Meißelnieten formschlüssig festgelegt.

Jetzt seien die Figuren 1 bis k ausführlicher betrachtet. Der Düsenkörper 1 ist in ein Gehäuse 15 eingesetzt und darin mittels einer Dichtung 16 in Form eines O-Ringes oder dergleichen abgedichtet. Der Düsenkörper wird in dem Gehäuse in einer genau bestimmten Stellung durch eine mit dem Gehäuse 15 verschraubte Kappe 17 gehalten.

Ein gehärteter Preßstempel 18 ist mit dem Gehäuse 15 verschraubt und besitzt ein konisches Ende 19, das dieselbe Konzität hat wie das konische Ende des Stöpsels k, der später in den Düsenkörper 1 eingesetzt werden soll. Beispielsweise haben das konische Ende des Stöpsels k und des Preßstempels

18 einen Spitzenwinkel von etwa 170°. Das konische Ende 19 des Preßstempels 18 berührt die relativ scharfkantige Sitzfläche 6 zunächst im wesentlichen linear, wie am besten aus der Fig. 2 hervorgeht. Wenn man den Preßstempel 18 mittels seines Knopfes 2o dreht, bewirkt das konische untere Ende

19 eine fortschreitende Verformung der Sitzfläche 6 zu einem Kegelstumpf, wie er in den Figuren 3 und k gezeigt ist.

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Das Gehäuse 15 ist mit einer KraftstoffeintrittsÖffnung 21 ausgebildet, mit der eine Kraftstoffzuleitung 22 verbunden ist. In dieser sind ein Strömungsmengenmesser 23 und ein Druckmesser 24 eingebaut. Während der Drehung des Preßstempels 18 zeigt der Strömungsmengenmesser 23 eine Herabsetzung der durch den Drallschlitz 7 tretenden Strömungsmenge an. Wenn die gewünschte Strömungsmenge erreicht ist, wird der Preßstempel 18 nicht weitergedreht und kann der Düsenkörper 1 ausgebaut und durch eine Wärmebehandlung gehärtet werden. Danach wird der mit dem Sieb 9 versehene Stöpsel 4 in den Düsenkörper 1 eingeschraubt, bis das konische untere Ende des Stöpsels 4 an der Sitzfläche 6 an- ä liegt, so daß die Strömungsmenge in der aus dem Düsenkörper und dem Stöpsel bestehenden Anordnung den Wert hat, der vorher durch die Verformung der Sitzfläche 6 und die dadurch bewirkte Herabsetzung der Tiefe des Drallschlitzes 7 eingestellt worden ist.

Wenn der Drallschlitz oder die Drallschlitze 7 in dem Düsenkörper T beispielsweise durch Prägen ausgebildet worden sind, beispielsweise gemäß USA'Patentschrift 3 453 859, ist bei der ersten linearen Bedihrung des Preßstempels 18 mit der Sitzfläche 6 gemäß Fig. 2 infolge der Breite und Tiefe des Schlitzes oder der Schlitze zunächst ein größerer als der gewünschte Durchlaßquerschnitt vorhanden. Dann dreht man "

den Preßstempel 18 langsam, bis die Strömungsmenge in dem Drallschlitz oder den Drallschlitzen 7 genau den gewünschten Wert hat. Beim Drehen des Preßstempels 18 preßt dessen unteres Ende 19 die Sitzfläche 6 fortschreitend in die Form eines Kugelstumpfs, wobei die Tiefe des Drallschlitzes oder der Drallschlitze 7 fortschreitend abnimmt. Beispielsweise wurde ein Düsenkörper T mit Drallschlitzen 7 ausgebildet, in denen die Strömungsmenge unter einem Druck von 7 kg/cm etwa 8,25 kg/h betrug, wenn zunächst gemäß Fig. 2 eine im wesentlichen lineare Berührung zwischen dem Stöpsel 4 oder dem Preßstempel 18 und der Sitzfläche 6 hergestellt wurde.

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In diesem Beispiel war eine Strömungsmenge von 5,5 kg/h unter einem Druck von 7 kg/cm erwünscht. Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann man eine ganze Reihe von Düsen auf eine bestimmte Strömungsmenge mit einer Genauigkeit einstellen, die von der Anzeige- und Ablesegenauigkeit des Strömungsmengenmessers 23 und des Druckmessers 2k abhängig ist.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die konische Bohrung 25 der Haltekappe oder -mutter 17 eine Beobachtung und Messung des Winkels des Sprühkegels 1o und der Übereinstimmung der Achse des Sprühkegels mit der Achse der Austrittsöffnung 2 ermöglicht.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sich der gegen die Sitzfläche 6 gepreßte Preßstempel 18 gemäß Fig. 1, 2 und 3 auf der Sitzfläche 6 dreht, so daß eine Preßpolierwirkung erzielt wird, die bewirkt, daß die Sitzfläche 6 glatt ist und beim Einschrauben des Düsenkörpers k in den Düsenkörper 1 leicht eine hermetische Abdichtung erzielt werden kann.

Fig. 6 zeigt einen Teil einer Vorrichtung nach einer abgeänderten Ausführungsform. Hier besitzt der Preßstempel eine Kugel 5, die mittels eines Schraubstößels 26 gegen die Sitzfläche 6 gepreßt wird. Beim Drehen des Schraubstößels 26 in dem Gehäuse 15 bewirkt die Kugel 5 eine fortschreitende Herabsetzung der Tiefe des Drallschlitzes oder der Drallschlitze 7» bis wie in Fig. 1 genau die gewünschte Strömungsmenge erzielt worden ist. Wenn man gemäß Fig. 6 eine Kugel 5 verwendet, kann man dieselbe Kugel 5 gegebenenfalls auch in der in Fig. 7 gezeigten, aus dem Düsenkörper und dem Stöpsel bestehenden Anordnung verwenden.

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Claims

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Patentansprüclie:

1/ Verfahren zum Einstellen der Strömungsmenge in einer für flüssigen Kraftstoff bestimmten Einspritzdüse mit einen Drallschlitz, der in eine Wirbelkammer mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt des Drallscoiltzes durch. Verformung der Düse fortschreitend verkleinert wird, bis die Strömungsmenge in dem Drallschlitz einen gewünschten ¥ert erreicht.
2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verformen der Düse ein verjüngter Preßstempel (18), der den Drallschlitz (7) in der Richtung seiner Breite überbrückt, gegen eine zunächst relativ scharfkantige, dem Drallschlitz benachbarte Sitzfläche (6) gepreßt und dadurch die Sitzfläche fortschreitend verformt und die Tiefe des Drallschlitzes herabgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verjüngte Preßstempel (18) aus einem Stöpsel besteht und die Sitzfläche (6) an der Kante einer Schulter in einem Düsenkörper (1) angeordnet ist, der den Drallschlitz (7) und die XJmfangswand der Wirbelkammer (3) bildet.
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Stöpsel eine Kugel (5) ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verjüngte Preßstempel (1-8) gegen die Sitzfläche (6) gepreßt und gleichzeitig gedreht wird, so daß diese während ihrer Verformung durch den verjüngten Preßr stempel preßpoliert wird.
6. Verfahren zum Einstellen der Strömungsmenge in einer für flüssigen Kraftstoff bestimmten Einspritzdüse mit einem Stöpsel und einem Düsenkörper, die eine Wirbelkammer und einen Drallschlitz begrenzen, der derart in die Wirbelkammer mündet, daß dem in die Wirbelkammer eintretenden Kraftstoff ein Drall erteilt wird, liobei der Düsenkörper eine Aus-

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trittsöffnung besitzt, aus welcher !,raftstoff in einer . Drallströmung in Form eines hohlen Sprühkegels austritt, dadurch gekennzeichnet, daß ein stöpselartiger Preßstempel (1S) gegen den Düsenkörper (i) gepreßt und dadurch dieser fortschreitend verformt und der Durchlaßquerschnitt des Drallschlitzes herabgesetzt wird, daß während dieser Verformung des Düsenkörpers Strömungsmittel durch den Drallschlitz (7), die Wirbelkammer (3) und die Austrittsöffnung (2) geführt und die Strömungsmenge des Kraftstoffs gemessen wird, daß die Verformung beendet wird, wenn die Strömungsmenge des Strömungsmittels einen gewünschten ¥ert erreicht und daß anstelle des stöpselartigen Preßstempels der Stöpsel (k,5) an den mittels des stöpselartigen Preßstempels verformten Düsenkörper angesetzt wird.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (1) nach der Verformung gehärtet wird, damit der Durchlaßquerschnitt des Drallschlitzes beim Ansetzen des Stöpsels (k, 5) unverändert bleibt.
8. Verfahren zum Einstellen der Strömungsmenge einer für flüssigen Kraftstoff bestimmten Einspritzdüse mit einem verjüngten Stöpsel und einem Düsenkörper, die eine Wirbelkammer und einen Drallschlitz begrenzen, der derart in die Wirbelkammer mündet, daß dem in die Wirbelkammer eintretenden Kraftstoff ein Drall erteilt wird und der Kraftstoff aus einer Austrittsöffnung des Düsenkörpers in Form eines hohlen Sprühkegels austritt, dadurch gekennzeichnet, daß ein stöpselartiger, verjüngter Preßstempel (18) gegen eine relativ scharfkantige Sitzfläche (6) an der Kante einer Schulter in dem Düsenkörper (1) gepreßt wird, der den Drallschlitz (7) und die Umfangswand der Wirbelkammer (3) bildet, wobei die Sitzfläche fortschreitend verformt und dadurch die Tiefe des Drallschlitzes herabgesetzt wird, daß während der Verformung der Sitzfläche die Strömungsmenge in dem Drallschlitz beobachtet wird, daß die Verformung beendet wird, wenn die Strömungsmenge einen ge-

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wünschten ¥ert erreicht Trat und daß anstelle des stöpselartigen Preßstempels der Stöpsel (4, 5) die mittels des stöpselartigen Preßstempels verformte Sitzfläche angesetzt wir d.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (6) nach ihrer Verformung gehärtet wird, damit der Durchlaßquerschnitt des Drallschlitzes beim Ansetzen des Stöpsels (4,5) unverändert bleibt.
10. Vorrichtung zum Einstellen der Strömungsmenge in einem Drallschlitz eines Düsenkörpers einer für flüssigen Kraft-

stoff bestimmten Einspritzdüse, wobei der Düsenkörper eine" '

Wirbelkammer besitzt, in die der Drallschlitz mündet und eine Austrittsöffnung zur Abgabe von Kraftstoff in einer Drallströmung in Form eines hoh^len Sprühkegels, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Gehäuse (15) mit einer Eintrittsöffnung (21) besitzt, die mit einer Strömungsmittelquelle (22) verbunden werden kann, sowie mit einer Austrittsöffnung zur Aufnahme des Düsenkörpers (1) derart, daß Strömungsmittel durch den Schlitz (?)» die Wirbelkammer (3) und die Austrittsöffnung (2) des Düsenkörpers strömen kann, daß in dem Gehäuse ein Preßstempel (18) angeordnet ist, der an den Diisenkörper derart angesetzt werden kann, daß der Preß» stempel das stromaufwärtige Ende der Kammer schließt und den ä Drallschlitz in Richtung seiner Breite überbrückt und eine Betätigungseinrichtung (2o) zum Pressen des Preßstempels gegen den Düsenkörper vorgesehen ist, so daß dieser fortschreitend verformt und die Tiefe des Drallschlitzes fortschreitend herabgesetzt wird, bis die Strömungsmenge des Strömungsmittels in dem Düsenkörper einen gewünschten Wert erreicht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel (18) eine verjüngte Fläche besitzt, die den Düsenkörper (1) zunächst im wesentlichen linear berührt und bei fortschreitender Verformung die Berührungsflache sich fortschreitend radial verbreitert.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 1o oder. 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (15) eine Kappe (17) abnehmbar befestigt ist, die dazu dient, den Düsenkörper (i) in der Austrittsöffnung des Gehäuses einzuspannen und die Kappe eine Öffnung hat, durch die Strömungsmittel aus der Austrittsöffnung (2) des Düsenkörpers herausgesprüht wird.
13· Vorrichtung nach Anspruch 1o, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Leitung (22) zwischen der Eintrittsöffnung (21) und der Strömungsmittelquelle ein Strömungsmengenmesser (23) und ein Druckmesser (24) angeordnet sind, damit die gewünschte Strömungsmenge bei einem vorgeschriebenen Druck genau eingestellt werden kann.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1o bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Verschraubung zwischen dem Gehäuse (15) und dem Preßstempel (18) aufweist, so daß beim Drehen des Preßstempels der Düsenkörper (1) fortschreitend verformt und gleichzeitig preßpoliert wird.
15· Für flüssigen Kraftstoff bestimmte Einspritzdüse mit einer voreingestellten Strömungsmenge, umfassend einen Düsenkörper mit einer Wirbelkammer, einem in die Wirbelkammer mündenden Drallschlitz und einer Austrittsöffnung, durch die der Kraftstoff aus der Wirbelkammer in einer Drallströmung in Form eines hohlen Sprühkegels austritt, ferner einen in dem Düsenkörper angeordneten, verjüngten Stöpsel, der eine verjüngte Fläche hat, die an einer komplementären, verjüngten Sitzfläche an der Mündung der Wirbelkammer anliegt und den Drallschlitz an der Mündung der Wirbelkammer in der Richtung seiner Breite überbrückt und dadurch die Tiefe des Drallschlitzes bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einsetzen des Stöpsels (4, 5) in den Düsenkörper (i) die Sitzfläche (6) dadurch genau verformt wurde, daß der Düsenkörper an der Mündung der Kammer (3) fortschreitend preßverformt und dadurch die Sitzfläche radial verbreitert wurde, bis der

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Drallschlitz (7) eine solche Tiefe hat, daß bei an ihm angesetztem Stöpsel eine vorgewählte Strömungsmenge in dem Stöpsel erhalten wird.
16. Düse nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche während der Preßverformung zusätzlich preßpoliert wurde, um die dichte Anlage des Stöpsels (k, 5) an der Sitzfläche zu erleichtern.

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