DE2555389B2 - REGULATING DEVICE FOR THE FUEL SUPPLY TO THE COMBUSTION CHAMBER OF A DIESEL HAMMER - Google Patents
REGULATING DEVICE FOR THE FUEL SUPPLY TO THE COMBUSTION CHAMBER OF A DIESEL HAMMERInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Brennstoffzufuhr pro Verbrennungszyklus zur durch einen Zylinder, einen in diesem geführten Kolben und einen in den Zylinder hineinragenden Stempel begrenzten Brennkammer eines Dieselhammers während der Rammarbeit.The invention relates to a control device for the fuel supply per combustion cycle delimited a cylinder, a piston guided in this and a punch projecting into the cylinder Combustion chamber of a diesel hammer during pile driving.
Ein Dieselhammer dieser Art ist bereits aus der DT-PS 9 75 722 bekannt. Als Brennstoff wird Dieselöl verwendet, das auf den Stempel gespritzt wird. Während des Schlags des Kolbens auf den Stempel wird der Brennstoff in Richtung auf einen den Stempel umgebenden Kompressionsraum zerstäubt und so mit Luft des Kompressionsraums gemischt, um die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches zu bewerkstelligen. Wenn die Fallhöhe des Kolbens gering ist, da der Boden einen geringen Widerstand aufweist, ist die Zerstäubung des Brennstoffs schlecht, wodurch das Brennstoff-Luft-Gemisch nicht oder nicht rechtzeitig zündet.A diesel hammer of this type is already known from DT-PS 9 75 722. Diesel oil is used as fuel used, which is injected onto the stamp. During the stroke of the piston on the punch the fuel is atomized in the direction of a compression space surrounding the plunger and so with it Air of the compression chamber mixed to bring about the ignition of the fuel-air mixture. When the height of fall of the piston is low, because the bottom has little resistance, there is atomization of the fuel poorly, as a result of which the fuel-air mixture does not ignite or does not ignite in time.
Bei einer großen Fallhöhe des Kolbens infolge eines hohen Bodenwiderstandes ist der Kolben geneigt, den Stempel vorzeitig zu verlassen. Der Energieübertrag vom Rammbär auf den Pfähl ist dann gering oder wenigstens nicht optimal.If the piston drops a large height due to a high bottom resistance, the piston is inclined, the Leave stamp early. The energy transfer from the ram to the pile is then low or at least not optimal.
Aus der DT-PS 4 37 427 ist es bereits bekannt, bei dem Verbrennungsmotor eine Regelvorrichtung vorzusehen, die der Brennkammer pro Verbrennungszyklus in Abhängigkeit vom Zylinderdruck zwei unterschiedliche Verbrennungsgeschwindigkeiten aufweisende Brennstoffe zuführt, beispielsweise Benzol und einen leicht entflammbaren Brennstoff.From DT-PS 4 37 427 it is already known to provide a control device in the internal combustion engine, those of the combustion chamber per combustion cycle are two different depending on the cylinder pressure Fuels having combustion rates, such as benzene and a light flammable fuel.
Aus der DT-Patentanmeldung D 1517 Ia/46b2 ist es bekannt, ebenfalls bei einem Verbrennungsmotor dem Basisbrennstoff in Abhängigkeit von Außendruck oder Außentemperatur einen die Zündwilligkeit erhöhendenFrom the DT patent application D 1517 Ia / 46b 2 it is known, likewise in an internal combustion engine, to increase the ignitability of the base fuel as a function of external pressure or external temperature
Brennstoffzusatz beizumischen.Mix in fuel additive.
Die DT-OS 20 56 131 beschreibt ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors, bei dem zur besseren Ausnutzung des Brennstoffes diesem die Verbrennungsgeschwindigkeit steigernde Zusätze beigemischt werden.The DT-OS 20 56 131 also describes a method for operating an internal combustion engine in which to Better utilization of the fuel is added to these additives which increase the rate of combustion will.
Obwohl es also bekannt ist, daß bei Verbrennungsmotoren die Verbrennung durch Zusätze in wesentlichen Eigenschaften verändert werden kann, ist es bisher bei Dieselhämmern nicht gelungen, den Verbrennungsvorgang im Zylinder optimal mit der gerade vorliegenden Rammarbeit abzustimmen.So although it is known that in internal combustion engines, the combustion by additives is essential Properties can be changed, so far it has not been possible to control the combustion process with diesel hammers to be optimally coordinated in the cylinder with the piling work currently being carried out.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung für einen Dieselhammer zu schaffen, durch die unabhängig vom Bodenwiderstand ein optimaler Energieübertrag des Rammbären auf das einzurammende Gut gewährleistet wird.The object of the invention is to create a control device for a diesel hammer through which Regardless of the ground resistance, an optimal energy transfer from the pile driver to the pile to be driven in Well is guaranteed.
Diese Aufgabe wird durch eine Regeleinrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch Zuführmittel, die der Brennkammer pro Verbrennungszyklus außer einem Basisbrennstoff mindestens einen auf die Verbrennungsgeschwindigkeit einwirkenden Stoff zuführen, dessen Menge in Abhängigkeit vom Rammvorgang änderbar ist.This object is achieved by a control device of the type described above, which according to the Invention is characterized by supply means that except for the combustion chamber per combustion cycle add at least one substance that has an effect on the combustion rate to a base fuel, the amount of which can be changed depending on the ramming process.
Bei einer Rammarbeit, bei der die Gefahr einer zu schnellen Verbrennung vorliegt, wird vorzugsweise weniger die Verbrennung verzögernder Stoff zugeführt sowie die Gefahr einer zu schnellen Verbrennung abnimmt.In the case of pile driving where there is a risk of burning too quickly, preference is given to less combustion retarding substance is added and there is a risk of too rapid combustion decreases.
Dementsprechend wird bei einer Rammarbeit, bei der die Gefahr einer zu langsamen Verbrennung vorliegt, eine größere Menge die Verbrennung beschleunigenden Stoffes zugeführt sowie die Gefahr einer zu langsamen Verbrennung zunimmt.Accordingly, in the case of pile driving where there is a risk of combustion being too slow, a larger amount of substance accelerating the combustion and the risk of slowing it down Combustion increases.
Es sei bemerkt, daß es bekannt ist, einen Dieselhammer anzulassen, indem diesem Äther als Zündstoff zugeführt wird. Der Gebrauch von Äther bei einem Dieselhammer ist jedoch vom Übel. Die Zündung und Verbrennung von Äther erfolgen viel zu schnell und bringen ernstlichen Verschleiß und/oder Beschädigung des Dieselhammers mit sich.It should be noted that it is known to start a diesel hammer using this ether as an explosive is fed. The use of ether on a diesel hammer, however, is evil. The ignition and Aether burns are far too quick and cause serious wear and / or damage of the diesel hammer with it.
In Ausgestaltung der Erfindung wird in einem Dieselhammer, der zur Verbrennung von Dieselöl konstruiert ist, ausnahmsweise Kerosin als Basistreibstoff in denjenigen Fällen zugeführt, in denen die Gefahr einer zu schnellen Verbrennung gering ist, z. B. in einem kalten Klima beim Eintreiben von Pfählen unter einem großen Neigungswinkel und/oder bei einer wenig Widerstand leistenden Bodenbeschaffenheit.In an embodiment of the invention, a diesel hammer, which is used to burn diesel oil is constructed, exceptionally supplied kerosene as the base fuel in those cases in which the danger too rapid combustion is low, e.g. B. in a cold climate when driving piles under one large angle of inclination and / or in the case of a soil that offers little resistance.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung an Hand einer Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigtEmbodiments of the invention are described in the following description with reference to a drawing explained. In the drawing shows
F i g. 1 eine Übersicht über den Rammvorgtng mit einer Ramme, die mit einem Rammbären mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ausgestattet sein kann,F i g. 1 an overview of the ramming process with a ram, which is carried out with a ram with the control device according to the invention can be equipped,
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen vertikalen Schnitt durch den Rammbären nach Fig. 1,Fig. 2 shows an enlarged view of a vertical Section through the ram according to Fig. 1,
Fig.3 in vergrößerter Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform des Teiles III in Fig.2 in einer anderen Stellung,3 shows a preferred one in an enlarged view Embodiment of part III in Figure 2 in a different position,
F i g. 4, 8 und 9 je eine andere graphische Darstellung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit, F i g. 4, 8 and 9 each have a different graphical representation of the fuel supply depending on the nature of the soil,
Fig.5 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 2,5 shows, in an enlarged representation, a section along the line V-V in FIG. 2,
F i g. 6 ein Schema für den Brennstoffinjektor für einen Rammbären nach Fig. 5 und einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5,F i g. 6 shows a diagram for the fuel injector for a ram according to FIG. 5 and a longitudinal section the line VI-VI in Fig. 5,
Fig. 7 ein Regeischema für einen Rammbären nach F ig. 5.7 shows a control scheme for a battering ram Fig. 5.
Auf einem in einen unter dem Wasser 22 liegenden Boden 23 einzutreibenden Pfahl 21 wird mittels eines Schwimmdocks 24 eine Ramme 27 angebracht. Diese Ramme 27 enthält einen Führungsrahmen 35, der aus einem den Pfahl 21 umgebenden Sockel 25 und zwei an diesem befestigten Führungsstützen 29 besteht. Ferner hat die Ramme 27 einen durch Führungsglieder 37 längs der Stützen 29 geführten Rammbären 8, d. h. einen Diesel-Bären und eine auf dem Pfahl 21 ruhende Rammkappe 31.On a pile 21 to be driven into a ground 23 below the water 22, a Floating docks 24 have a ram 27 attached. This ram 27 includes a guide frame 35, which consists of a base 25 surrounding the post 21 and two guide supports 29 attached to it. Further the ram 27 has a ram 8 guided by guide members 37 along the supports 29, i. H. a Diesel bears and a ram cap 31 resting on post 21.
Fig.2 zeigt, daß der Rammklotz 8 einen Verbrennungszylinder 3, einen in diesem als Hammer wirksamen Kolben 1 und einen auf der Rammkappe 31 ruhenden, in den Verbrennungszylinder 3 hineinragenden Stempel 2 enthält. Der Verbrennungszylinder 3 trägt zwei Behälter 28 und 40 und hat öffnungen 26 zum Einlassen von Luft und zum Ablassen von Abgasen und einen Brennstoffinjektor 6.FIG. 2 shows that the ram block 8 contains a combustion cylinder 3, a piston 1 which acts as a hammer in it, and a ram 2 which rests on the ram cap 31 and projects into the combustion cylinder 3. The combustion cylinder 3 carries two containers 28 and 40 and has openings 26 for the intake of air and for the discharge of exhaust gases and a fuel injector 6.
Der Kolben 1 ist durch Kolbenringe 19 gegen den Verbrennungszylinder 3 abgedichtet und hat einen Kolbenkopf 20, um den eine ringförmige Kompressionskammer 18 angeordnet ist. Eine konische Stoßfläche 4 des Stempels 2 ist an eine gegen diese stoßende Stoßfläche 5 des Kolbens 1 angepaßt.The piston 1 is sealed against the combustion cylinder 3 by piston rings 19 and has a Piston head 20 around which an annular compression chamber 18 is arranged. A conical abutment surface 4 of the punch 2 is adapted to an abutment surface 5 of the piston 1 which abuts against this.
Der Brennstoffinjektor 6 hat zwei einander diametral gegenüberstehende Düsen 30a und zwei einander diametral gegenüberstehende Düsen 30i>, die an eine Pumpe 7 a für einen Grundbrennstoff 38, in diesem Falle Dieselöl, bzw. an eine Pumpe Tb für einen die Verbrennungsgeschwindigkeit beeinflussenden Stoff 39 angeschlossen sind. Die Pumpen 7 (Ja und Tb) haben für jede Düse einen gesonderten Pumpzylinder 9, dessen Pumpvolumen durch einen einstellbaren Anschlag 33a bzw. 336 eingestellt wird. Die Stellung der Anschläge 33a und 33£> wird mittels eines Steuerorgans 41a bzw. 41 b bestimmt, das die Zu- und Abfuhr von Flüssigkeit 42 über einen Regelschieber 43a bzw. 436 für einen hydraulischen Zylinder 44a bzw. 44t gemäß dem Regelprogramir, nach Fig. 7 steuert. Die Brennstoffzufuhr an den Rammklotz 8 resultiert bei jeder Verbrennung in einem Schlag auf den Pfahl 21. Das Resultat des Schiags wird am Pfahl 21 durch einen Abtaster 45 gemessen. Dieser Abtaster 45 kann durch ein optisches Meßweik gebildet werden, das die bei jedem Schlag auftretende, axiale Verschiebung 51 des Pfahls 21 mißt. Der Meßwert 48 kann als Resultat des Schlags in einer Vergleichsvorrichtung 46 mit dem durch ein Programm 47 vorgeschriebenen Sollwert 49 verglichen werden, worauf das LJnterschicdssignal 50 die Steuerorgane 41a und 4l£> erregt. Die Unterschiedssignale 50 führen eine Verstellung der Anschläge 33a und 336 herbei. Die Richtung und die Größe der Verstellungen sind in den Steuerorganen 41a und 416 programmiert.The fuel injector 6 has two diametrically opposed nozzles 30a and two diametrically opposed nozzles 30i>, which are connected to a pump 7a for a basic fuel 38, in this case diesel oil, or to a pump Tb for a substance 39 which influences the combustion rate . The pumps 7 (Ja and Tb) have a separate pump cylinder 9 for each nozzle, the pump volume of which is set by an adjustable stop 33a or 336. The position of the stoppers 33a and 33 £> is determined by means of a control member 41a or 41b, which the supply and removal of fluid 42 via a control slide 43a and 436 for a hydraulic cylinder 44a and 44t according to the Regelprogramir, of Figure 7 controls. The fuel supply to the ram block 8 results in a blow on the pile 21 with each combustion. The result of the blow is measured on the pile 21 by a scanner 45. This scanner 45 can be formed by an optical measuring device which measures the axial displacement 51 of the post 21 occurring with each impact. As a result of the impact, the measured value 48 can be compared in a comparison device 46 with the setpoint value 49 prescribed by a program 47, whereupon the difference signal 50 excites the control elements 41a and 41a. The difference signals 50 bring about an adjustment of the stops 33a and 336. The direction and the size of the adjustments are programmed in the control elements 41a and 416.
Der Stoff 39, z. B. Benzin, wird als Beschleuniger in dem Maße zugeführt, wie die Verbrennung sich zu langsam zu vollziehen droht. Dies tritt um so mehr auf, je geringer der Bodenwiderstand ist. Wenn der Abtaster 45 eine große axiale Verschiebung 51 mißt, was auf einen geringen Bodenwiderstand hindeutet, wird die Pumpe Tb eine große Menge des die Verbrennung beschleunigenden Stoffs 39 dem Rammbären 8 zuführen. The fabric 39, e.g. B. Gasoline, is supplied as an accelerator to the extent that the combustion threatens to take place too slowly. This occurs all the more, the lower the ground resistance. If the scanner 45 measures a large axial displacement 51, which indicates a low ground resistance, the pump Tb will supply a large amount of the combustion accelerating substance 39 to the ram 8.
In Fig.4 ist horizontal der Bodenwiderstand ZundIn Fig. 4, the soil resistance is Zund horizontally
vertikal die Menge Ydes Grundbrennstoffs 38 und die Menge X des Stoffs 39 (Benzin) graphisch aufgetragen. Bei einem niedrigen Bodenwiderstand Z\ wird z. B. pro Einheit Grundbrennstoff 38 eine Einheil Benzin zugeführt. Nach Fig.4 nimmt die Menge X stark ab ί proportional zur Zunahme des Bodenwiderstands bis zum Wert Z, wonach gar kein Benzin mehr zugeführt wird. Der Brennstoff wird an vier über den Umfang der Stoßfläche 4 verteilten Stellen 14 auf diese Stoßfläche 4 gespritzt, so daß vier Brennstoffzonen entstehen. Wenn der Kolben 1 den Stempel 2 trifft, wird der Brennstoff gut zerstäubt und spritzt wie ein Nebel 12 in der Richtung 17 von der Stoßfläche 4 ab bis in den unteren Teil 16 einer Vorkammer 10 der Kompressionskammer 18, da eine seichte ringförmige Ausnehmung 11 angrenzend an die Stoßfläche 4 im Stempel 2 vorgesehen ist. Die Zündung des Brennstoffs erfolgt in der Vorkammer 10, und die Verbrennung erfolgt etwas später in der Hauptverbrennungskammer 32. Diese Verzögerung des Verbrennungsvorgangs ergibt eine wesentliche Verbesserung der Schlagwirkung des Rammklotzes 8. Wegen der feinen Teilchen zündet der gut zerstäubte Brennstoff leicht auch bei einer geringen Schlaglänge des Kolbens 1, aber die Zündung erfolgt langsam wegen Mangels an Luft in der Vorkammer 10. Dank der Verwendung eines die Verbrennung beschleunigenden Stoffs, wenn die Verbrennung sich zu langsam zu vollziehen droht, kann der Kompressionsraum 18 unbedenklich derart ausgebildet werden, daß die Verbrennung eine Trägheit aufweist, wodurch der Rammbär 8 bei einem hohen Bodenwiderstand zweckvoll wirksam ist. Andererseits kann mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung auch durch einen Rammbären 8 mit einem im Prinzip stets eine schnelle Verbrennung bewerkstelligenden Kompressionsraum ein besseres Schlagresultat erzielt werden. Wenn es vorher bekannt ist, daß der voraussichtliche Bodenwiderstand groß sein wird, wird der Behälter 40 nichtplotted vertically the amount Y of the basic fuel 38 and the amount X of the substance 39 (gasoline). With a low ground resistance Z \ , z. B. a Einheil gasoline supplied per unit of base fuel 38. According to FIG. 4, the amount X decreases sharply ί proportionally to the increase in the ground resistance up to the value Z, after which no more gasoline is supplied. The fuel is sprayed onto this joint surface 4 at four points 14 distributed over the circumference of the joint surface 4, so that four fuel zones are created. When the piston 1 hits the plunger 2, the fuel is well atomized and sprays like a mist 12 in the direction 17 from the abutment surface 4 to the lower part 16 of an antechamber 10 of the compression chamber 18, as a shallow annular recess 11 adjoins it the abutment surface 4 is provided in the punch 2. The ignition of the fuel takes place in the antechamber 10 and the combustion takes place somewhat later in the main combustion chamber 32. This delay in the combustion process results in a substantial improvement in the impact effect of the ramming block 8. Because of the fine particles, the well atomized fuel ignites easily even with a short impact length of the piston 1, but the ignition takes place slowly due to the lack of air in the antechamber 10. Thanks to the use of a substance that accelerates the combustion, if the combustion threatens to take place too slowly, the compression chamber 18 can be safely designed so that the combustion is a Has inertia, as a result of which the ram 8 is expediently effective at a high ground resistance. On the other hand, with the regulating device according to the invention, a better impact result can also be achieved by a ram 8 with a compression chamber which in principle always produces rapid combustion. If it is known beforehand that the anticipated ground drag will be large, the container 40 will not
mit Benzin, sondern mit einem die Verbrennungsge schwindigkeit verzögernden Stoff 39, z. B. Benzol gefüllt werden, der dann gemäß einem änderet Programm 47 von der Pumpe Tb dem Rammklotz J zugeführt wird, proportional zur Zunahme des Boden Widerstands.with gasoline, but with a combustion speed retarding substance 39, z. B. benzene, which is then fed to the ramming block J according to a changed program 47 by the pump Tb , proportional to the increase in the bottom resistance.
Nach Fig.8 wird bei einem sehr hohen Bodenwider stand Z) die maximale Menge V4, z. B. drei Teile de; Grundtreibstoffs 38, und außerdem die maximal« Menge VV4 des die Verbrennung verzögernden Stoffs 38 z. B. ein Teil Motorbenzin, zugeführt. Ferner kann dei Rammbär 8 drei Behälter besitzen, d. h. einen Behalte! 28 für Dieselöl 38, einen Behälter 40 für Benzin 39, da: als Beschleuniger wirksam ist, und einen nichi dargestellten Behälter für Benzol, das als Verzögerei wirksam ist. Die Zufuhr erfolgt dann entsprechenc Fig. 9, so daß in der Strecke Z\ — Zi beim niedriger Bodenwiderstand Z außer Dieselöl 38 in abnehmenden Maße Benzin als Beschleuniger, in der Strecke Zi-Z. des normalen Bodenwiderstands Z, für den dei Rammbär 8 optimal konstruiert ist, lediglich öl Yund ir der Strecke Z3-Zt, außer Dieselöl 38 in zunehmenden Maße Benzol zugeführt wird.According to Figure 8, the maximum amount V4, z. B. three parts de; Base fuel 38, and also the maximum "amount VV 4 of the combustion retarding substance 38 z. B. a part of motor gasoline supplied. Furthermore, the ram 8 can have three containers, ie one container! 28 for diesel oil 38, a container 40 for gasoline 39, since: is effective as an accelerator, and a container, not shown, for benzene, which is effective as a retardation. The supply then takes place in accordance with FIG. 9, so that in the section Z \ - Zi with low ground resistance Z, in addition to diesel oil 38, gasoline as an accelerator is decreasing, in the section Zi-Z. the normal ground resistance Z, for which the ram 8 is optimally designed, only oil Y and ir of the route Z 3 -Zt, apart from diesel oil 38, increasing amounts of benzene are added.
Für den zu wählenden Basisbrennstoff und der maximal zuzusetzenden, die Verbrennungsgeschwindig keit beeinflussenden Stoff sei auf die Tabelle dei Beispiele hingewiesen.For the base fuel to be selected and the maximum to be added, the combustion rate The substance influencing the speed is referred to in the table with examples.
Wenn die Gefahr einer zu schnellen Verbrennung gering ist, wie in einem kalten Klima beim Eintreiber von Pfählen unter einem großen Neigungswinke und/oder bei einer wenig Widerstand leistender Bodenbeschaffenheit, wird nach einem die Erfindung ausbildenden Gedanken in einem Dicselhammer, dei zum Verbrennen von Dieselöl geeignet ist, ausnahms weise Kerosin als Basistreibstoff gegebenenfalls ohnt die Verbrennungsgeschwindigkeit beeinflussenden, zu sätzlichen Stoff zugeführt.When the risk of burning too quickly is low, such as in a cold climate with the driver of piles with a large angle of inclination and / or with a little resistance Soil quality, according to a concept forming the invention in a Dicselhammer, dei is suitable for burning diesel oil, with the exception of kerosene as the base fuel, if necessary the combustion rate influencing, supplied to additional substance.
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|---|---|---|---|
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