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Membranbrennstoffpumpe Es sind Brennstoffpumpen mit einer oder mehreren
Membranen als Druck- und Saugorgan bekannt, bei denen die Membranbewegung mechanisch
zwangsläufig durch einen Exzenternocken erfolgt oder durch eine sonstige Hebelwirkung
erzwungen wird. Hierbei sind die Membranen zwischen Tellern eingeklemmt, die beim
Hinundhergang die Membranen mitnehmen. Durch das arbeitslose Umschlagen der elastischen
-Membranen beim Hubwechsel treten Verluste an Saug- und Druckleistung auf und somit
ein Verlust an Füllungsvolumen.
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Ferner sind Brennstoffmembranpumpen nicht mehr neu, bei denen der
Hub einer Membran durch eine Ölpumpe bewirkt und die Dauer der Verbindung zwischen
ölsaugleitung und öldruckraum der Ölpumpe durch Verstellung von Hand verkürzt oder
verlängert wird.
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Auch sind schon Membranbrennstoffpumpen in Vorschlag gebracht worden,
bei -denen ein oder mehrere Paare von Membranen unter Zwischenschaltung von Zwischenstücken
an ihren Rändern eingespannt sind, wobei die durch die Membranen und die Zwischenstücke
gebildeten Kammern durch die Zwischenstücke hindurch abwechselnd mit der Druckquelle
und der Saug- und Druckleitung für den Brennstoff verbunden sind. Der Saughub erfolgt
durch Entspannung von Federn, die innerhalb der den Brennstoff aufnehmenden Membrankammern
zwischen den beiden Membranen angeordnet sind. Diese Federn müssen sorgfältig auf
genaue gleiche Federarbeit abgestimmt sein, da andernfalls verschiedene Hubbewegungen
der einzelnen Membranen eintreten und eine unsymmetrische Verzerrung der Membranabstände
während der Bewegung erfolgt. Auch besteht die Gefahr, daß die einzelnen Membranen
übermäßig hoch belastet werden.
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Die Erfindung will die Nachteile der bisher bekannten, hydraulisch
angetriebenen Membranpumpe vermeiden und eine besondere Lösung erreichen, bei der
die bereits bekannte günstige Einspannung der Membranen zwischen Tellern mit kalottenförmiger
Aussparung verwendet wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Anwendung einer
geraden Anzahl von Membranpaaren. Dabei sind die zwischen jedem Membranpaar liegenden
beiden Kalottenräume innerhalb der Einspannung der Membranen zu je einem gemeinsamen
Mittelraum vereinigt, während die Außenräume durch nur eine gemeinsame Leitung mit
einem Pumpenraum einer nur oszillierende Ölbe-,vegungen erzeugenden Ölpumpe zu einem
geschlossenen, ventillosen, ölgefüllten Raum vereinigt sind. Bei zwei oder mehreren
Membranpaaren mit ihrem zugehörigen Ölpumpenraum
wirken die Membranpaare
im abwechselnden Arbeitstakt zusammen, so daß dann eine ununterbrochene gleichmäßige
Förderung erreicht ist. Alle Brennstoffventile für ein oder mehrere Systeme sind
an ei-nein gemeinsamen, auch die Brennstoffanschlüsse tragenden Schlußteller angeordnet.
Die Membranpaare, eines oder mehrerer derartiger Systeme sind vorzugsweise mit ihren
Tellern zu einem Paketkörper vereinigt, wobei die Verbindungsmittel zweckmäßig als
Hohlnieten für Aufnahme der Bolzenschrauben ausgebildet sind, welche den Paketkörper
mit dem Schlußteller und der Ölpumpe verbinden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als Kolbenpumpe eine
zweizellige Drehkolbenpumpe verwendet, deren exzentrisch gelagerter Kolben mit zwei
Schiebern versehen ist, die sich ihrerseits elastisch an Zylinder- und Stirnwände
anlegen und im Kolben dicht gleitend angeordnet sind. Die beiden Pumpenraumzellen
erzeugen während der Drehung des Kolbens nicht eine umlaufende, sondern eine in
jeder Zelle und ihrer einzigen Zuleitung oszillierende Ölbewegung, wobei jede Zelle
ständig mit der einzigen zu ihr gehörenden Zuleitung verbunden ist. Bei dieser Ausführung
ist eine absolut dichte Berührung zwischen Kolbenumfang und Zylinderwand an der
engsten Stelle nicht erforderlich. Die beiden durch die Schieberebene gebildeten
Hälften des Druckkolbens enthalten je einen Hohlraum, der durch eine oder mehrere
Öffnungen am Kolbenumfang mit der zugehörigen Zelle des exzentrischen Ringraumes
zwischen Zylinder und Kolben und durch eine andere Öffnung in der Kolbenstirnwand
mit einem in der anliegenden Stirnwand des Zylinders vorhandenen Ringkanal verbunden
ist und während des Kolbenumlaufs dauernd mit ihm verbunden bleibt. Der Zylinderumfang
besitzt keinerlei Durchbrechungen. Drehkolbenpumpe, Membranpaket und Schlußtelier
sind gleichachsig zueinander angeordnet und lösbar miteinander verbunden.
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Die Regelung des Lieferungsdruckes in der Brennstoffleitung erfolgt
erfindungsgemäß durch Verlegung der Regelung in die Ölräume, und zwar durch automatische
Freigabe einer Überströmleitung zwischen den beiden Kolbenhohlräumen der Ölpumpe
bei Überschreiten des höchstzulässigen Druckes. Zu diesem Zwecke ist ein Regelventil
vorgesehen, dessen Bewegung in Abhängigkeit von einer Membran erfolgt, welche auf
der einen Seite an einem Ölraum liegt, der unter dem statischen Druck des jeweils
nach den Membranräumen strömenden Drucköls steht, und auf der anderen Seite federbelastet
an Atmosphäre liegt. Der an die Regulierinembran grenzende Druckölraum ist mit dem
exzentrischen Ringraum der Ölpumpe durch eine Öffnung verbunden, welche in der Kolbendrehrichtung
um etwas mehr als go° vor dem axial gemessenen kleinsten Abstand zwischen Kolbenumfang
und Zylinderwand des Pumpengehäuses im Pumpenraum mündet. Als Regelventil dient
ein im umlaufenden Kolben gleitendes Organ, das im gezeichneten Beispiel kraftschlüssig
mit der Regelmembran verbunden ist. Die Reguliermembran ist zweckmäßig in der Pumpen-
und Membranachse angeordnet und wirkt durch einen in einem Zwischenteller liegenden
Übertragungshebel auf eine Druckfeder, die leicht zugänglich und einstellbar außerhalb
der zusammengeschraubten und montierten Pumpen-, Membran- und Ventilteile angebracht
ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
und zwar stellt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch die Meinbranbrennstoffpumpe
dar, Abb.2 eine Ansicht des Pumpengehäuses von der Ventilseite her mit Kolben ohne
Kanalring, Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B der Abb. i, Abb. q. eine Draufsicht,
wobei der Membranteil nach der Linie C-D der Abb. 3 geschnitten und in waagerechte
Lage gedreht ist, Abb. 5 einen Schnitt durch ein Membranpaket nach Linie E-F der
Abb. 3 und Abb. 6 einen Schnitt nach Linie G-H der Abb. i.
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Wie ersichtlich, besteht bei dem Ausführungsbeispiel der Membranteil
aus einer Anzahl einzelner Teller i, zwischen denen vier Membranen 2 eingespannt
sind. Die Teller sind mit kalottenförmigen Aussparungen 3 versehen, um die Membranen
gegen Überdehnung zu schützen. In den Außenräumen 4. bzw. 5 ,eines jeden Membranpaares
wird durch die Pumpe 6 ein abwechselnder Saug- und Druckölstrom erzeugt, wie in
Abb. i durch Pfeile angedeutet.
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Die Ölpumpe 6 ist eine Drehkolbenpumpe, deren Kolben 9 exzentrisch
in dem Zylindergehäuse io gelagert ist. Der Kolben 9 ist mit zwei Schiebern i i
versehen, die durch Federkraft und Zentrifugalwirkung gegen die Zylinderwand angedrückt
werden und den Exzenterringraum 12 zwischen Kolben 9 und Zylindergehäuse io in zwei
Zellenräume trennen. Zum Unterschied von den üblichen Bauarten der zweizelligen
Drehkolbenpumpe hat die Zylinderwand io keinerlei Durchbrechung, also keinen Ein-
und Ausgangskanal. Das 01 wird vielmehr aus dem Exzenterringraum 12 unmittelbar
in Hohlräume 13, 1q. des Kolbens 9 und von hier in Ringräume
15,
16 der Stirnwände 17, 18 des Pumpengehäuses geleitet. Somit ist der Inhalt jeder
Hohlkolbenhälfte 13, 14 einerseits mit den Exzenterringraum 12 und andererseits
mit einem Ringkanal 15 bzw. 16 der vorderen bzw. hinteren Stirnwand 17 bzw. 18 des
Zylinders verbunden. Über jeden Hohlraum 13, 14 kann also 01 sowohl durch
öffnungen i9 bzw. 2o am Kolbenumfang vom Exzenterringraum 12 in den Kolbenhohlraum
13 bzw. 14. oder umgekehrt strömen und ebenso von einem Stirnwandkanal 15 bzw. 16
in den Kolbenhohlraum 13 bzw. 14.. In Abb. i ist zu sehen, daß der obere Hohlraum
14. des Kolbens 9 mit dem rechten Ringkanal 16 und der untere Hohlraum 13 des Kolbens
mit dem linken Ringkanal 15 verbunden ist. Diese Verbindungen bleiben während der
ganzen Umdrehung des Kolbens aufrechterhalten und werden nicht unterbrochen. Bei
einer Bewegung des Kolbens in der in Abb. 2 eingezeichneten Pfeilrichtung wird das
C)1 von dem rechten Schieber ii auf dem Weg dieses Schiebers um 8o° in den unteren
Hohlraum des Kolbens und von hier in den Ringkanal 15 des Gehäuses gedrückt, von
wo es durch einen Kanal ei in den Membranteil strömt. Hinter dem in Abb. 2 dargestellten
rechten Schieber i i wird 01 gleichzeitig angesaugt, und zwar aus dem Ringkanal
16 durch den oberen Kolbenhohlraum 14 in den Exzenterringraum 12 zwischen Kolben
9 und Zylinder io. Das Öl strömt also aus der oberen Ölleitung 22 oder der unteren
Ölleitung 21 des Membranteiles während einer halben Umdrehung einem Kolbenhohlraum
13 oder 14 zu und wird während der anderen Halbumdrehung auf dem gleichen Wege wieder
zurückgedrückt. Die Ölpumpe arbeitet also mit oszillierender Ölbewegung. Den Abschluß
der Ölpumpe gegenüber dem Membranteil bildet eine besondere Zwischenplatte 23, welche
gegen das Pumpengehäuse eine Membran 24. drückt, die ihrerseits einen Teller 25
zur Betätigung des überströmregulierventils trägt. Dieses besteht aus einem in den
umlaufenden Kolben 9 gleitenden Organ 26, das kraftschlüssig im dargestellten Beispiel
über den Teller 25 mit der Regelmembran 2q. verbunden ist. Auf der anderen Seite
wirkt die Reguliermembran 24 über einen in dem Zwischenteller 23 gelagerten Übertragungsliebel27
auf eine außerhalb des Pumpengehäuses angebrachte Feder 28, die mittels einer Stellschraube
29 einstellbar ist. Der zwischen dem Pumpengehäuse und der Reguliermembran liegende
Ölraum 30 ist mit dem exzentrischen Ringraum 12 der Ölpumpe durch Bohrung
31 verbunden, welche (vgl. Abb. 2) in der Drehrichtung des Kolbens um etwas mehr
als 9o° vor dem axial gemessenen kleinsten Abstand zwischen Kolbenumfang und Zylinderwand
des Pumpengehäuses im Pumpenraum mündet. Sie liegt also an einer Stelle des Exzenterringraumes,
an der stets der Druck des in die Leitungen zum Membranteil gepreßten Öles herrschen
muß. Wird der Lieferungsdruck in der Brennstoffleitung zu hoch, so folgt der ausweichenden,
gegen den Druck der Feder 28 gepreßten Membran 24. das Organ 26 (vgl. Abb. i) nach
rechts und gibt dadurch die Überstromleitung 32 zwischen den beiden Kolbenhohlräumen
13 und 1.4 frei, wodurch sich der Lieferungsdruck automatisch regelt.
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An der Abschlußplatte 33 sind vier Ventile und zwei Brennstoffanschlüsse
(vgl. insbesondere Abb.3) angeordnet. Zu jedem Druckventil 34 und jedem Saugventil
35 gehören zwei Brennstoffbohrungen 36 bzw. 37 (vgl. auch Abb. q.), die in den Membranteil
führen. Dies hat den Zweck einer vorteilhaften Anordnung der Ventile und einer Verminderung
der abzudichtenden Brennstoffkanaldurchmesser im Membranteil. Die Brennstoffleitungen
36 bzw. 37 sind nur so weit durch die Teller des Membranteiles geführt, als die
Lage des jeweils mit ihnen verbundenen Membranpaares es erfordert. Der Aufbau der
Ventile ist in Abb.3 im Schnitt gezeigt.
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Wie Abb. 5 noch darstellt, lassen sich die vier Membranen 2 zusammen
mit den neun Tellern i zu einem Membranpaket zusammenfassen, das als Ganzes in die
Brennstoffpumpe eingesetzt und ausgewechselt werden kann. Die neun Teller mit den
vier Membranen sind durch Hohlnieten 38 zusammengepreßt, die ihrerseits die Dichtigkeit
als Paketstück sichern und andererseits Bohrungen frei lassen, durch welche die
Bolzenschrauben 39 zur Verbindung der drei Hauptteile der Brennstoffpumpe, nämlich
der Drehkolbenpumpe, des Membranteiles und der Abschlußplatte, hindurchgeführt werden.