DK143000B - Braendstofindsproejtningspumpe til dieselmotorer - Google Patents

Description

(<d®

( IH

. , V P.BLi HD FREMLÆGGELSESSKRIFT 1 Z+3000 DANMARK (51) int. ci.3 f 02 μ 59/46 // f 04 b 7/04 §(21) Anseening nr. 3100/76 (22) Indleveret den 9· jul. 1976 (24) Lebedag 9· jul. 1976 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 9· ΓΠ3-Γ· 19^1

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET <3°) Prioritet be9®ret ^ den

15. jul. 1975* 9230/75, CH

(71) SULZER BROTHERS LIMITED, Zuericherstrasse 9, Winterthur, CH.

(72) opfinder: Strahinja _Ivosevic, Scheldeggstr. 22, Winterthur, CH.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Civilingeniør M.Gregersen.

(54) Brændstof indsprøjtningspumpe til dieselmotorer.

Opfindelsen angår en brændstofindsprøjtningspumpe til dieselmotorer og af den i krav l's indledning angivne art.

Ved sådanne pumper, der f.eks. er kendt fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 20 03 958 og fra schweizisk patentskrift nr. 546 341, kan der ved højere indsprøjtningstryk, som de optræder ved ladede dieselmotorer, navnlig dieselmotorer til skibsfremdrivning, opstå beskadigelser på overfladen af pumpestemplet og af styreboringerne samt styrekanterne på grund af kavitation. Beskadigelserne på overfladen forløber derved i det væsentlige i nogen afstand fra styrekanten og parallelt med denne.

Trods forskellige forsøg er det hidtil ikke lykkedes at undgå denne kavitation, der kan føre til en forholdsvis hurtig ødelæggelse af pumpen.

Fra tysk patentskrift nr. 510 844, fig. 3, kendes der en indsprøjtningspumpe, ved hvilken overstrømningsbrændstof, der er styret af 2 U3000 en nederste styrekant på pumpestemplet, strømmer gennem pumpecylinderen i et område for en neden under styrekanten i stemplet udformet ringnot og over en til pumpecylinderen tilsluttet tilbageføringsledning bliver tilført til et sugerum i pumpen. I udmundingsområdet for brændstoftil-bringerledningen til sugerummet er der anbragt en hen mod sugerummet åbnende kontraventil, der har en central drøvleboring til bortstrømning af overstrømningsbrændstoffet. Anvendelsen af en enkelt drøvleboring er dog ikke egnet til at forhindre kavitation, når der samtidig skal opnås tilstrækkelig høj bortstrømningshastighed for brændstoffet. Thi enten kan kavitationen ikke forhindres, hvis boringen er for stor og ikke drøvler brændstofbortstrømningen stærkt, eller også bliver bortstrømningshastigheden for lille, når boringen af kavitationshensyn drøvler stærkt. Tillige består der ved denne kendte udførelse på grund af en tilbageføring af det overstrømmende brændstof til tilbringerledningen en fare for skumdannelse i det tilførte brændstof.

Den foreliggende opfindelse tager sigte på at angive en indsprøjtningspumpe af den her omhandlede art, ved hvilken man kan undgå hidtil ved kavitation forårsagede skader og dog opnå en tilstrækkelig stor afstrømningshastighed for det overstrømmende brændstof, og dette opnås ifølge opfindelsen ved, at brændstofindsprøjtningspumpen er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del.

Ved denne udformning opnår man, at en samvirken af drøvleindretnin-gen og kontraventilen forhindrer en kavitation, der hidtil er blevet forårsaget af den ved afslutningen af indsprøjtningen med høj hastighed udstrømmende brændstofstråle. Kontraventilen forhindrer nemlig en indtrængen af den opstående trykbølge i tilbringerledningen, fra hvilken trykbølgen kan reflekteres, og drøvleindretningen med drøvleåbningerne, hvis tværsnit tiltager i bortstrømningsretningen, tillader ved en given, tilladelig størrelse af strømningsmodstanden en maksimal reduktion af strømningsenergien i brændstoffet ved omhvirvling. De tiltagende tværsnit i drøvleindretningen muliggør herved opnåelse af en fordelagtig trinvis formindskelse af strømningshastigheden i de på hinanden følgende drøvleåbninger, uden at det som et hele kommer til en for stærk drøv-ling af brændstofbortstrømningen.

Fra bogen "Olhydraulik" af E. M. Chaimowitsch, 4. oplag, VEB-Ver-lag Technik Berlin 1961, side 264, kendes der en hydraulisk drøvleind-retning med en seriekobling af drøvlesteder, ved hvilken hulskiver er indskudt efter hinanden under dannelse af mellemkamre. Ved denne kendte drøvleindretning er dog på grund af ens diameter af alle åbninger i hulskiverne strømningsmodstanden ved en given dæmpningsvirkning for stor, 3 143000 så at sådanne drøvleindretninger ikke egner sig til det foreliggende formål.

Brændstofindsprøjtningspumpen kan hensigtsmæssigt også være udformet som angivet i krav 2. Det har vist sig, at en sådan drøvle-indretning for det foreliggende formål giver mindre strømningstab.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et delsnit gennem en første udførelsesform for indsprøjtningspumpen og et koblingsskema for tilslutningsledningerne, fig. 2 en del af pumpestemplet i pumpen i fig. 1 med en fremstilling af de kavitationsskader, der optræder under drift ved kendte indsprøjtningspumper af den omhandlede art, fig. 3 et til fig. 1 svarende skema med en pumpe med adskilte tilførselsboringer og overstrømningsboringer i cylinderen, hvilke boringer fører til sam-lerum, der er adskilt ikke tætnende fra hinanden, fig. 4 en del af stemplet i pumpen i fig. 3 med en fremstilling af de kavitationsskader, der optræder ved kendte indsprøjtningspumper af den omhandlede art.

I fig. 1 er der vist en brændstofindsprøjtningspumpe til en dieselmotor, navnlig en ladet stordieselmotor, hvilken pumpe har en pumpecylinder 2, der er fastgjort i et hus 3. Cylinderen 2 er tillukket med et dæksel 4, der har en tilslutning 5 for en brændstofledning, der fører til en indsprøjtningsventil, der befinder sig i motorens arbejdscy-linder. I cylinderen 2 er der vist et pumpestempel 6, der bevæges op og ned i cylinderen 2 på kendt måde ved hjælp af en ikke vist knastskive og derved udfører et sugeslag og et transportslag. Stemplet 6 har øverste styrekanter 7 til styring af begyndelsen af indsprøjtningen og skrå nederste styrekanter 8, ved hvis hjælp afslutningen af indsprøjtningen styres. Styrekanterne 7 og 8 samvirker med styreboringer 10, der tillige tjener som suge- og overstrømningsboringer, og som forbinder cylinderrummet i cylinderen 2 med et ringformet samlerum 11, der omgiver cylinderen 2.

Styrekanterne 7 og 8 er på kendt måde udformet symmetrisk på stemplet 6, hvorved man undgår en ensidig belastning af stemplet på grund af hydrauliske tryk. Desuden er stemplet 6 på kendt måde drejelig 4 143000 om sin akse A ved hjælp af en ikke vist tandstang, der indgriber i en fortanding 12 i en del 13, som er forbundet med stemplet neden for cylinderen 2, således at afslutningen af indsprøjtningen og dermed det virksomme slag af stemplet 6 kan påvirkes ved hjælp af de skrå styrekanter 8.

I samlerummet 11 indmunder en tilbringerledning 14, i hvilken der findes en tilbringerpumpe 15, der suger brændstof fra en beholder 16. Fra samlerummet 11 fører en overstrømningsledning 17 tilbage til beholderen 16, og denne ledning indeholder en modtryksventil 18 til bestemmelse af det tilbringertryk for pumpen 15, der hersker i samlerummet 11.

Overstrømningsledningen 17 er forsynet med en drøvleindretning 20, der indeholder tre i serie koblede drøvlesteder 21, 22 og 23, mellem hvilke der findes et kammer henholdsvis 36 og 37. I tilbringerledningen 14 er der endvidere indskudt en kontraventil 24 med et fjederbelastet ventillegeme 25.

Fig. 2 viser de beskadigelser på grund af kavitation, der optræder under drift ved de kendte pumper af den foreliggende art. Disse beskadigelser har form af erosionsflader E, der forløber i det væsentlige parallelt med styrekanten 8. Desuden beskadiges styrekanterne 8 og kanterne på åbningerne 10.

Når brændstofpumpen i fig. 1 på kendt måde transporterer brændstof, opstår der, når de bageste styrekanter 8 under et transportslag når hen til åbningerne 10, en skarp stråle, der med høj hastighed strømmer gennem boringerne 10. Denne stråle har ved de kendte pumper en tryksænkning i brændstoffet til følge, og denne tryksænkning fører til de beskrevne kavitationsfænomener. Ved hjælp af drøvleindretningen 20 kan en sænkning af trykket i det øjeblik, hvor overstrømningen sker, ned under brændstoffets damptryk forhindres, da yderligere ledningen 14 er lukket for trykbølgen ved hjælp af kontraventilen 24. Det overstrømmende brændstof omhvirvles ved hjælp af drøvleindretningen 20, så at brændstoffets strømningsenergi reduceres uden større trykstød.

Fig. 3 viser en pumpe, der foruden et samlerum 35, til hvilket overstrømningsledningen 17 er tilsluttet, har et særligt samlerum 30, til hvilket tilbringerledningen 14 er tilsluttet. Samlerummene 35 og 30 er adskilt fra hinanden ved hjælp af en ringformet skillevæg 31, idet der dog findes en forbindelsesspalte S. Det ved udføreisesformen i fig.

4 anvendte pumpestempel 6 har styrekanter 7 og 8, der samvirker med sugeboringer 32 og overstrømningsboringer 33 i en cylinder 34. Til samlerummet 30 slutter sig tilbringerledningen 14 på samme måde som i fig. 1 5 143000 over en kontraventil 24 med et fjederbelastet ventillegeme 25. Overstrømningsledningen 17 er, her uden trykholdeventil, tilsluttet til sam-lerummet 35 over drøvleindretningen 20.

Fig. 4 viser stemplet 6 i fig. 3, ved hvilket der er vist de beskadigelser, der optræder ved hidtidige pumper af den foreliggende art. Ved disse pumper opstår to felter, erosionsfelter El og E2, på hvilke stemplet bliver beskadiget ved kativation. De to felter er bestemt af den indbyrdes beliggenhed af boringerne 32 og 33.

Arbejdsmåden af brændstofpumpen i fig. 3 er i det væsentlige den samme som allerede beskrevet i sammenhæng med fig- 1. Der findes dog her en adskillelse af det tilstrømmende og det overstrømmende brændstof, for hvilke der findes særlige samlerum. Da ringvæggen 30 ikke virker tætnende for trykbølger med høje tryk, må kontraventilen 24 også her være indskudt i tilbringerledningen 14. Kontraventilen forhindrer en udbredelse af trykbølgen og således en dannelse af kavitation.

Til forhindring af en opståen af kavitationsfænomener på grund af en hurtig tillukning af kontraventilen 24 kan denne ventil være forsynet med en kunstig utæthed, der dog er så lille, at indtrængningen af den ved et overstrømningsforløb opstående trykbølge i tilbringerledningen forhindres. Således kan f. eks. ventillegemet 25 i fig. 1 være forsynet med en drøvleboring 40.

Ved brændstofindsprøjtningspumpen i fig. 1 med en diameter af stemplet 6 på 26 mm, der er bestemt til en totaktsmotor med en stempeldiameter på 400 mm og et driftsomløbstal på 380 omdrejninger pr. minut (maksimalt pumpetryk ca. 1000 bar), havde drøvleindretningen følgende dimensioner:

Drøvlestederne 21, 22 og 23 havde diametre dl = 4,5 mm, d2 * 5,5 mm, d3 = 6,8 mm. Tykkelsen af drøvleskiverne b, fig. 1, var 3 mm, afstanden a mellem dem og dermed længden af mellemkamrene 36 og 37 var 31 mm. En diameter d4 af mellemkamrene 36 og 37 mellem drøvlestederne var 14 mm.

Ventillegemet 25 i kontraventilen 24 havde en drøvleåbning 40 med en diameter på 2 mm.