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Brennstoffpumpe mit Verstelleinrichtung für flüssige Brennstoffe Die
Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen für die selbsttätige Steuerung der Fördermenge
an Förderpumpen mit veränderlicher Fördermenge des flüssigen Brennstoffes bei Brennkraftmaschinen,
insbesondere soweit diese in der Luftfahrt Anwendung finden. .
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Die Erfindung besteht in der Kombination folgender Merkmale: einem
Steuerkolben, der auf eine Förderregeleinrichtung der Pumpe einwirkt, einer zylindrischen
Kammer, die den Kolben enthält, einem Ventil zur Steuerung der Druckflüssigkeit,
durch welche der Kolben innerhalb des Zylinders bewegt wird, ferner aus Einrichtungen,
die auf Änderung des Druckes und der Temperatur ansprechen, um das Ventil in der
einen Richtung zu bewegen, schließlich aus einer Feder, die auf die Bewegung des
Kolbens anspricht und die zur Steuerung der Bewegung des Ventils in der entgegengesetzten
Richtung dient.
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Die Zeichnung stellt die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dar.
Es zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch die Pumpe, Fig. z einen Längsschnitt durch
die gleiche Pumpe, wobei die Schnittebene um 9ö°' zu derjenigen der Fig. i verdreht
ist, Fig.3 einen teilweisen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig.4 und
5 teilweise Querschnitte und teilweise Stirnansichten einer Brennstofförderpumpe
in abgeänderter Ausführungsform, Fig. 6 einen Schnitt durch einen Teil der Pumpe
nach der Linie 6-6 der Fig. q., Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Pumpe nach
einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 8 einen Horizontalschnitt und
teilweisen Grundriß der Pumpe nach der Fig. 7 und Fig. 9 einen teilweisen Querschnitt
und eine teilweise Stirnansicht der Pumpe nach der Fig. 7.
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Die in den Fig. i bis 3 dargestellte Brennstoffpumpe besteht aus einem
umlaufenden Kolbenblock a, der innerhalb eines Gehäuses b gelagert
ist und mehrere: um. seine Achse gleichmäßig verteilte Bohrungen c aufwei st. In
j eder dieser Bohrungen c ist ein hin und her beweglicher Tauchkolben d gelagert,
der mit einem Ende aus dem Kolbenblock ca herausragt. Der Kolbenblock ca wird vom
nicht dargestellten Verbrennungsmotor angetrieben, an den der flüssige Brennstoff
durch die Brennstoffpumpe geliefert werden soll.
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Während der Drehung des Kolbenblockes ca werden die Tauchkolben d
in der einen Richtung durch eine in ihrer Winkelstellung verstellbare Steuerplatte
e bewegt, welche auf die äußeren Enden der Tauchkolben wirkt, während in der entgegengesetzten
Richtung Federn f auf die Tauchkolben einen Druck ausüben. Die Federn f sind: innerhalb
der Bohrungen c gelagert und dienen dazu, die eine Endfläche dicht auf einen Flachsitz
g des Gehäuses b zu pressen. Der Sitz g hat kreisbogenförmig gestaltete Mündungsöffnungen
h, i (Fig. 2), die mit einem im Gehäuse b angeordneten: Einlaßkanal j und
Auslaßkanal k verbunden sind.
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In Ausführung des Erfindungsgedankens, wie er in den Fig. i bis 3
dargestellt ist, ist innerhalb einer Bohrung des Pumpengehäuses b ein, Tauchkolben
m verschiebbar angeordnet, der mit einem Ende an; der Steuerplatte e befestigt ist.
Das andere Ende dieses Tauchkolbens m ist mit einem Steuerkolben n verbunden oder
mit diesem aus einem Stück hergestellt. Der Steuerkolben it befindet sich innerhalb
eines Zylinders o, der im Gehäuse b angeordnet ist. Von der einen Seite her wird
in den Zylinder o eine Druckflüssigkeit geliefert. Diese kann aus einer anderen,
in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpe stammen, die außerdem dazu dient, Druckflüssigkeit
in den Einlaßkanal j der Brennstoffpumpe zu liefern.
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In diesem Fall wird der Einlaßkanal j mit einem im Innern des Gehäuses
b angeordneten Durchlaß p (Fig. 2) versehen, durch welchen die Flüssigkeit
in den Zylinder o über einen Kanal q (Fig. i) und eine Einlaßöffnung eintreten kann.
Der Kanal q enthält eine verstellbare oder unveränderliche Drosseleinrichtung r
zur Drosselung der Zuflußmenge der Flüssigkeit zum Zylinder. Wie aus der Zeichnung
erkennbar, besteht die Drosseleinrichtung r aus einem Stift, der innerhalb des Zuflu:ßkanals
q gelagert ist. Der Stift ist im Durchmesser kleiner als der Kanal q zu, wählen,
so: daß ein ausreichendes Spiel zwischen dem Stift und dem Kanal vorhanden ist,
damit der erforderliche gedrosselte Flüssigkeitsstrom durch diesen Durchgang hindurchströmen
kann.
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Ferner ist ein Kanal t vorgesehen, der eine Verbindung zwischen den
beiden Enden des Zylinders o schafft und damit auch die beiden gegenüberliegenden
Seiten des Steuerkolbens it verbindet. Das eine Ende dieses Kanals t steht mit dem
verengten Kanal q in Verbindung, während das andere Ende mit einem Ventilsitz it
versehen ist.
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Auf der dem Tauchkolben in gegenüberliegenden Seite des Steuerkolbens
it ist innerhalb des Zylinders o eine Feder v angeordnet, die mit ihrem einen Ende
sich gegen Kolben n abstützt und mit dem anderen Ende auf einem innerhalb des Gehäuses
b gelagerten Hebel w aufliegt. Das eine: Ende des Hebels w ist um den Zapfen
x schwingbar am Gehäuse b gelagert. Das andere Ende trägt ein Ventil y, das
mit dem Ventilsitz u zusammenwirkt. An Stelle des Hebels kann man einen anders gestalteten
beweglichen Teil verwenden, welcher zur Unterstützung der Feder und des Ventils
dient.
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Auf der der Feder v gegenüberliegenden Seite des Hebels w ist im Gehäuse
b mindestens ein Element angeordnet, das auf den Hebel w eine Kraft ausübt, die
entgegengesetzt zur Feder v wirkt. In der Regel sind jedoch zwei oder mehrere solcher
Elemente erforderlich. In dem damgestellten Beispiel sind zwei Kammern 2, 3 vorgesehen,
welche durch eine: Membran q. voneinander getrennt sind. Die Membran ist mit einem
mittleren Anschlag 5 versehen, der durch eine zweite Membran 6 hindurchgeführt ist
und sich gegen die eine Seite des Ventilhebels w abstützt. Die Kammer 2 wird veränderlichen
Zusatzdrücken unterworfen, während die andere Kammer 3 der Saugwirkung der Brennkraftmaschine
ausgesetzt wird. In der Kammer 3 ist außerdem eine Kapsel 7 angeordnet, welche einen
Druck auf die Membran q. in Abhängigkeit von den verschiedenen Temperaturbedingungen
ausübt. Die Zusatzeinrichtung 2 b:is 7 ist so ausgebildet, daß der von ihr ausgehende
Gesamtdruck, der auf den Hebel w entgegengesetzt zur Kraftwirkung der Feder v ausgeübt
wird, die algebraische Summe der einzelnen Drücke darstellt.
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Wenn die Pumpe in Betrieb genommen wird, ist .der Steuerkolben, it
so lange in Ruhelage, wie die Drücke, welche auf gegenüberliegende Seiten wirken,
sich im Gleichgewicht befinden. In dieser Stellung kann über dass Ventil y in gedrosseltem
Zufluß Flüssigkeit durch den Kanal t auf die eine Seite des Zylinders o gelangen.
Diese Seite des Zylinders steht mit dem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung. Beim
Ansteigen, des Flüssigkeitsdruckes wird der Kolben; n in diejenige Richtung bewegt,
bei welcher die Fördermenge der Pumpe vermindert wird, wo:-:durch der Flüssigkeitsdruck.
absinkt; dies hat zur Folge, daß der Kolben durch die Feder v in entgegengesetzter
Richtung bewegt wird, so daß die Fördermenge der Pumpe wieder ansteigt. Durch die
Bewegungen des Ventils y wird Druckflüssigkeit zur Einwirkung auf den Kolben n freigegeben,
die in Abhängigkeit von der Kraftwirkung steht, die auf den Ventilhebel w zur Wirkung
kommt.
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In Abänderung des Erfindungsgedankens kann, der Ventilhebel von einem
Nocken oder von einem anderen mechanischen Element bewegt werden, das seinerseits
von den Bewegungen der Steuerplatte oder Teilen eierselben, die mit der Steuerplatte
in Verbindung stehen, gesteuert wird. Ein Ausführungsbeispiel zu diesem abgeänderten
Erfindungsgedanken
ist in den Fig. 4. bis 6 dargestellt. Hierbei
sind die gleichen oder analogen Teile, wie sie in den Fig. i bis 3 dargestellt sind,
mit den gleichen Bezugszeichen versehen, mit dem einzigen Unterschied, daß sie außerdem
noch den Index i aufweisen.
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Nach den Fig. q. bis 6 wird die Druckflüssigkeit in den Zylinder o1
gefördert, der den Steuerkolben n1 der Brennstoffpumpe enthält. In der Pumpenauslaßöffnung
k1 (Fig. 6) ist ein Druckreduzierventil 8 angeordnet, das mit einer Feder belastet
ist. Der auf der Hochdruckseite des Ventils 8 angeordnete Auslaßkanal k1 ist mit
der einen Seite des Zylinders o1 über einen Kanal q1 verbunden. Dieser Kanal q1
hat eine Drosselstelle y1. Auf der Niederdruckseite des Ventils 8 ist der Auslaßkanal
k1 mit der anderen Seite des Zylinders o1 über den Kanal 9 verbunden. Diese Seite
des Zylinders o1 ist mit einem Deckel io verschlossen, der als ein feststehendes
Widerlager für die Feder v1 dient, die geeignet ist, den Steuerkolben n1 in diejenige
Richtung zu bewegen, die ein Ansteigen der Fördermenge der Pumpe bewirkt. Der Kolben
n1 isst über einen Tauchkolben ml mit der Steuerplatte e1 (Fig. 5) in ähnlicher
Weise wie in dem vorhergehenden Beispiel verbunden.
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Die eine Seite des Zylinders o1 steht mit dem einen Ende :eines Kanals
t1 in Verbindung, an dessen anderem Ende ein Ventilsitz u1 für das Ventil y1 vorgesehen
ist. Das Ventil y1 ist an einem Hebel w1 befestigt. Dieser Hebel kann in derjenigen
Richtung verschwenkt werden, in welcher ein Abheben des Ventils y1 von seinem Sitz
u1 über die Steuerplatte e1 durch die Wirkung eines Nockens 12 und einer beweglichen
Stoßstange 13 erfolgt. Der Nocken 12 ist so: angeordnet, daß er auf das eine Ende
der Stoßstange wirkt. Am anderen Ende der Stoßstange 13 ist eine Platte 14 befestigt,
die als Auflage für das eine Ende der Druckfeder 15 dient, die auf den Hebel w1
wirkt. Ein Federteller 16 ist zwischen dem äußeren Ende der Feder 15 und dem Hebel
w1 angeordnet. Der Nocken 12 weist eine bestimmte Form auf und ist drehbar an der
einen Seite des Gehäuses mittels :einer Büchse 17 gelagert. Diese Büchse 17 trägt
ein axial verschiebbares, jedoch gegenüber der Büchse 17 nicht drehbares Verbindungselement,
das an dem einen Ende zu einer Spindel 18 ausgebildet ist, durch deren Bewegung
eine Winkelverstellung auf den Nocken von. der Steuerplatte e1 aus ausgeübt wird.
Das andere Ende der Spindel 18 ist längs verschiebbar und drehbar in einer Lagerbuchse
i9 gelagert. Diese Lagerbuchse isst auf der anderen Seite des Gehäuses b1 untergebracht.
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Im mittleren Teil ist auf der Spindel 18 eine Schraubenverzahnung
angeordnet, die in eine entsprechende Verzahnung am Umfang der Steuerplatte e1 eingreift.
Der Teil der Nockenbüchse 17, der nicht von der Spindel. 18 ausgefüllt ist, enthält
eine Druckfeder 21, durch die die äußere Seite des Nockens 12 gegen die Anschlagschraube
22 und das dem Nocken abgewendete Ende der Spindel 18 gegen, die Anschlagschraube
23 gepreßt wird. Durch Verstellung der Anschlagschraube 22 kann die Axialstellung
des Nockens 12 eingestellt werden, während die Verstellung des Anschlages 23 die
Winkelstellung des Nockens verändert, indem unter Einwirkung der auf der Spindel
18 angeordneten schräg verlaufenden. Zähne 2o, die mit der zugehörigen an der Steuerplatte
e1 angeordneten Verzahnung zusammenwirken, die Spindel 18 etwas verdreht wird.
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Die unter Einwirkung des Nockens 12 für die einander entgegengesetzten
Bewegungen des Ventilhebels w1 dienenden Teile sind ähnlich aufgebaut wie die in
dem vorhergehenden Beispiel beschriebenen Teile, die die Aufgabe haben, der Wirkung
der Feder v entgegenzuarbeiten. Diese Teile bestehen aus zwei Kammern 21, 31, die
durch eine Membran 41 voneinander getrennt sind und die auf den Hebel w1 über einen
mittleren Stößel, 51 einwirken. Die Membran spricht sowohl auf verschiedene innerhalb
der Kammer 21 auftretende Zusatzdrücke an als auch auf dien Unterdruck, der innerhalb
der Kammer 31 herrscht, und schließlich auch auf den Druck., welcher von der temperaturbeeinflußten
Kapsel 71 ausgeht.
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Die Wirkungsweise der in den Fig. ¢ bis 6 dargestellten Ausführungsform
ist ähnlich derjenigen der Ausführungsbeispiele der Fig. i bis 3. Da der Nocken
12 verschieden profiliert ausgeführt werden und man ihn so einstellen kann, daß
seine Anfangsstellung verschieden ist, ist man in der Lage, die Steuerung der Pumpe
den einzelnen Erfordernissen anzupassen.
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In weiterer Ausgestaltung dies Erfindungsgedankens kann die Steuerplatte
e1 durch Drehbewegungen eingestellt werden, die von einem flüssigkeitsbetätigten
Zahnritzel und einem Zapfenmechanismus ausgehen, der von den Steuerdrücken beeinflußt
wird. Ein Beispiel zu dieser Ausführungsform ist in Fig. 7 bis 9 dargestellt. In
diesen. Figuren sind Teile, die mit denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
ähnlich oder analog sind, mit denselben Bezugszeichen versehen worden, jedoch außerdem
noch mit dem Index 2.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 sei erwähnt, daß der Umfang
der Förderplatte e2 mit einer Schraubenverzahnung 24 versehen ist, in welche ein
zugehöriges Zahrnritzel 25 eingreift, das an einem Ende der sich drehenden Spindel26
befestigt oder mit dieser Spindel aus einem Stück hergestellt ist. An dem anderen
Ende der Spindel 26 ist ein weiteres Zahnritzel 27 befestigt oder mit der Spindel
aus einem Stück hergestellt, das in eine Zahnstangenverzahnung 28 eingreift. Diese
Verzahnung ist an einer Stange 29 angeordnet, die am Kolben n2 befestigt ist. Dieser
Kolben n2 ist längs verschiebbar in einem Zylinder o2 und steht hier unter der Wirkung
einer Druckflüssigkeit.
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Für den Antrieb des Kolbens n2 wird Flüssigkeit aus dem Pumpenauslaßkanal
k2 in dien Zylinder o2 gefördert, wobei die Steuerung durch ein. hohles Kolbenventil
3o vorgenommen wird, welches verschiebbar im Gehäuse b2 gelagert ist. Der Pumpen=
auslaßkanal k2 enthält ein Red:uzierventil 82, das federbelastet ist. Der Kanal
k2 ist auf der Niederdruckseite
mit dem einen Ende des im Gehäuse
b2 angeordneten Kanals 31 verbunden. Auf der Hochdruckseite des Ventils 82 ist der
Kanal k2 mit lern einten Ende eines anderen ebenfalls im Gehäuse b2 angeordneten
Kanals 32 verbunden. Die anderen Enden der Kanäle 31, 32 sind so angeordnet,
daß sie über das Ventil 30 mit zusätzlichen Kanälen 33, 34 des Gehäuses b2
in Verbindung gebracht werden können. Die Kanäle 33, 34 führen zu gegenüberliegenden
Seiten des Zylinders 02. Das Ventil 30 ist mit einer Ringnut 35 und mit Kanälen
36 versehen, die so angeordnet und miteinander verbunden sind, daß in der einem,
äußeren Stellung des Ventils die Kanäle 3r, 32 mit den entsprechenden Kanälen 33,
34 verbunden sind, während diese Kanäle in der anderem äußersten Stellung des Ventils
in umgekehrtem (umgesteuertem) Sims untereinander in Verbindung stehen. Die Verbindung
wird unterbrochen, sobald das Ventil seine normale mittlere Stellung einnimmt, wie
sie in Fig. 9 dargestellt ist.
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Das eine Ende des Ventils 30 ist durch eine Feder 37 abgefedert,
während das gegenüberliegende Ende des Ventils mit einem Widerlager in Berührung
steht, das seinerseits an dem einen Ende eines Hebels 38 (Fig. 8) befestigt ist.
Das andere Ende dieses Hebels 38 ist mittels eines Zapfens 39 am Gehäuse b2 angelenkt.
An seinem dem Zapfen 39 gegenüberliegenden Ende ist der Hebel 38 an dem anderen
Ende einer Stange 40 angelenkt, die von einer Schraubendruckfeder 41 umschlossen
ist. Letztere ist zwischen den Widerlagern 42, 43 der Stange 4o angeordnet. Das
Widerlager 42 stützt sich gegen eine auf das Ende der Stange 4o aufgeschraubte Mutter
44 und ist gegenüber dem Hebel 38 angeordnet. Das andere Widerlager 43 kann auf
der Stange gleiten und steht unter der Wirkung der Feder 4r.
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An dem Widerlager 43 ist das eine Ende eines weiteren Hebels 45 angelenkt
(Fig. 9), welcher an seinem anderen Ende mittels eines Zapfens 46 im Gehäuse b2
gelagert ist. An einer zwischen den beiden Enden liegenden Stelle wirkt der Hebel
45 unmittelbar oder über eine Rolle 47 auf den Umfang eines Nockens 48, der am Ende
der Spindel 26 (Fig. 7) befestigt ist und in der Nähe der Steuerplatte e2 liegt.
Der Nocken 48 ist auf einer Stange 49 befestigt oder mit ihr aus einem Stück hergestellt.
Die Stange 49 ist verschiebbar innerhalb einer Bohrung 5o der Spindel 26 gelagert
und dreht sich zusammen mit der Spindel. Es sind geeignete, in der Zeichnung nicht
dargestellte Maschinenelemente, wie z. B. Nut und Feder, vorgesehen, um zu verhindern,
daß eine Relativdrehung zwischen der Spindel und dem Nocken eintreten kann. Das
andere Ende der Stange 49 stützt sich gegen einen mittels einer Schraube einstellbaren
Anschlag 51 unter der Wirkung der Feder 52 ab, welche in der Spindelbohrung
5o enthalten ist. Durch Einstellung des Anschlages 51 kann die axiale Lage des Nockens
48 eingestellt werden, um auf diese Weise die verschiedenen Teile seines Umfanges
in den Wirkungsbereich des Hebels 45 zu bringen. Der von der Feder 41 auf den Hebel
38 ausgeübte Druck wird der Gegenwirkung eines Paares nachgiebiger, blasebalgartig
wirkender Metallkapseln 53, 54 ausgesetzt, welche gleichachsig zueinander auf gegenüberliegenden
Seiten des Hebels 38 befestigt sind. Die Kapsel 53 ist dem Einlaßdruck der Brennkraftmaschine
ausgesetzt, während die Kapsel 54 den veränderlichen Temperaturbedingungen unterworfen
ist. Die Kapseln 53, 54 sind so ausgebildet, daß sie auf den Hebel 38 unter Zwischenschaltung
eines Verbindungssteges wirken, der an der Innenseite der Kapsel 53 befestigt ist.
Zu diesem Zweck ist am Steg 55 eine Öffnung 56 vorgesehen, durch welche hindurch
der Hebel 38 geführt ist. Außerdem ist am Steg 55 ein Ansatzstift 57 vorgesehen,
der als Anschlag für die Kapsel 54 dient, die so angeordnet ist, daß der Steg 55
auf den Hebel auf derjenigen Seite einwirkt, die der Kapsel 54 zugekehrt ist.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung nach dem Beispiel der Fig. 5 bis
7 ist folgende: Sobald die Drücke, welche auf den Hebel 38 wirken, ausgeglichen
sind, nimmt das Ventil 30 seine Normalstellung ein, in welcher die Verbindung
zwischen dem Zylinder 02 und dem Pumpenausla,ß k2 unterbrochen ist. Sobald der absolute
Druck, welcher durch die Kapseln 53, 54 auf den Hebel 38 ausgeübt wird, die Federkraft
der Feder 41 übersteigt, bewegt der Hebel 38 das Ventil 30 entgegen
der Wirkung seiner Feder 37 in eine Stellung, in welcher die Druckflüssigkeit in
den Zylinder o2 eintritt. Sie bewegt den Kolben 112 in diejenige Richtung, in welcher
die Steuerplatte e2 die Fördermenge der Pumpe herabsetzt. Zur gleichen Zeit wirkt
der Nocken 48 auf den Hebel 45 und erhöht den Druck, welcher durch die Feder 41
auf den Hebel 38 ausgeübt wird, und zwar so lange, bis der Druck ebenso groß ist
wie die Drücke, welche durch die Kapseln 53, 54 ausgeübt werden. Das Ventil 30 nimmt
alsdann wieder seine Normalstellung ein. Die oben beschriebene Wirkungsweise tritt
in umgekehrter Reihenfolge ein, wenn der absolute durch die Kapseln 53, 54 ausgeübte
Druck unter denjenigen fällt, der durch die Feder 41 übertragen wird.
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Durch die Erfindung wird die automatische Steuerung der, Förderung
einer Brennstoffpumpe für flüssige Brennstoffe in Abhängigkeit von einer oder mehreren
unterschiedlichen Faktoren in sehr einfacher und praktischer Weise verwirklicht.
Die Erfindung soll jedoch nicht beschränkt sein auf die bisher beschriebenen Ausführungsformen.
Auch soll die Erfindung nicht beschränkt sein auf die besonderen Ausführungsbeispiele
hinsichtlich der Steuermittel wie auch der untergeordneten mechanischen oder konstruktiven
Einzelheiten. Vielmehr können diese den verschiedenen Anforderungen angepaßt sein.