EP0219635B1 - Handbetätigbare Pumpe für Förderpumpen von Kraftstoff-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Handbetätigbare Pumpe für Förderpumpen von Kraftstoff-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0219635B1
EP0219635B1 EP86111244A EP86111244A EP0219635B1 EP 0219635 B1 EP0219635 B1 EP 0219635B1 EP 86111244 A EP86111244 A EP 86111244A EP 86111244 A EP86111244 A EP 86111244A EP 0219635 B1 EP0219635 B1 EP 0219635B1
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plunger
pump
hand
shut
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Leonhard Eberl
Karl Mielich
Miklos Dipl.-Ing. Mozes
Walter Schmid
Klaus Stieninger
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/14—Pumps characterised by muscle-power operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/16—Feeding by means of driven pumps characterised by provision of personally-, e.g. manually-, operated pumps

Definitions

  • the invention relates to a hand-operated pump for feed pumps of fuel injection systems for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Such manually operable pumps are used to fill the system during commissioning or to refill and vent after an intervention, such as when changing a filter insert or a filter box.
  • the piston When the pump is at rest, the piston must therefore be locked in the cylinder and seal the working area in the cylinder so that pressure surges (pressure peaks) of the feed pump do not damage or even destroy the piston or the seals, which would render the pump inoperable.
  • a hand pump of the generic type is known from US Pat. No. 2,290,829, which is, however, firmly integrated into the housing of the feed pump of a fuel injection system.
  • the piston is locked here automatically without additional securing means by the return spring holding the piston in its rest position.
  • the working space has its largest volume and accordingly increases the dead volume of the openly connected working space of the feed pump, as a result of which the pressure surges of the feed pump can penetrate fully onto the seals of the piston of the hand pump and destroy them.
  • a manually operable hand pump for feed pumps of fuel injection systems for internal combustion engines has a cylinder 10 with a front end part designed as a screw connection 11 and a piston 12 with a thrust pin 14, on which a double lip seal 13 cooperating with the cylinder 10 is blown open.
  • the screw connection 11 has a bore 15 which widens to a conical valve seat 16 which merges into a second bore 17 with a pressed-in support sleeve 18.
  • a valve ball 19, as a shut-off part of a shut-off valve 19A is pressed against the valve seat 16 by a valve spring 20, which rests on the support sleeve 18, and the valve seat 16 and the valve ball 19 form the shut-off valve 19A in the form of a ball valve.
  • the cylinder 10 is sealed and fastened to the screw-on connector 11 by means of an O-ring 21 or by a plurality of caulking points 22 distributed around the circumference 26 leading channel 25 is screwed.
  • the piston 12 has an axial bore 28 and has a hollow cylindrical piston rod 27, the cavity 29 of which forms an annular inner shoulder 30 with the bore 28.
  • a hollow cylindrical valve tappet 31 has an outer collar 32 abutting the inner shoulder 30 at one end and a plurality of radial slots 34 and a central pin 33 at the other end.
  • One end face of the valve plunger 31 forms a stop 38 which cooperates with an end face 39 of the screw connection 11 in a manner to be described.
  • the working space 36 of the hand pump is formed by a cavity which is delimited by the cylinder 10, screw-on connector 11 and piston 12, as well as the cavity 29 of the piston rod 27 and a cavity 35 of the valve tappet 31.
  • An actuating element 37 made of plastic has a plate 40, on the outer edge of which a sleeve 41 with an end-side inner groove 42 continues, into which a bead 43 of a stop ring 44 engages; this is attached to the sleeve 41 by ultrasonic welding.
  • An outer ring 45 projects from the jacket of the cylinder 10, on one shoulder of which the stop ring 44 is supported and on the opposite shoulder 46 a return spring designed as a helical compression spring 47 for the piston 12 is supported; on the other hand, the helical compression spring 47 presses against an annular shoulder 48 of the actuating element 37.
  • the stop ring 44 and at least the piston rod 27 are made of fuel-resistant plastic.
  • a prestressed retaining spring 50 is designed as a helical compression spring, which is supported on a second annular shoulder 51 of the actuating element 37 and holds the outer collar 32 of the valve tappet 31 pressed against the inner shoulder 30 of the piston 12.
  • the hand pump works as follows:
  • the shut-off valve 19A In the rest position shown, the shut-off valve 19A is closed and the working space 36 of the pump connected to the cavities 29 and 35 is filled with a medium, i.e. filled with air, fuel or a mixture of fuel and air.
  • a pressure according to arrow 52 on the actuating element 37 effects the inward stroke of the piston 12 against the force of the return spring 47, the pin 33 pushing the shut-off valve 19A and thereby pushing medium out of the working space 36 into the pressure system 53 of the feed pump 26.
  • the further inward stroke brings about the stop of the valve tappet 31 by the interaction of the stop 38 with the end face 39, so that the pressure force (arrow 52) - in addition to the force of the return spring 47 - then counteracts the force of the retaining spring 50.
  • medium i.e. Air or fuel or fuel-air mixture is pressed from the working space 36 into the pressure system 53 of the feed pump 26.
  • the backward stroke (arrow 54) of the piston 12 takes place automatically in the reverse order until the illustrated rest position of the pump is reached with the shut-off valve 19A closed.
  • Air or medium i.e. Fuel or fuel-air mixture drawn from the suction system 55 of the feed pump 26 into the working space 36.
  • the injection system is filled and vented at the same time by alternately sucking medium from the suction system and pressing it into the pressure system.
  • the hand pump can also be used for the same purpose in pipelines and the like, the hand pump then being attached to a separate housing which contains a suction valve and a pressure valve which are necessary for the function.
  • suction and pressure valves of the feed pump 26 are also used by the hand pump in a manner known per se.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine handbetätigbare Pumpe für Förderpumpen von Kraftstoff-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Derartige manuell betätigbare Pumpen dienen zum Füllen der Anlage bei Inbetriebnahme oder zum Wiederauffüllen und Entlüften nach einem Eingriff, wie beispielsweise beim Wechsel eines Filtereinsatzes oder einer Filterbox. In Ruhelage der Pumpe muß der Kolben im Zylinder deshalb arretiert sein und den Arbeitsraum im Zylinder abdichten, damit Druckstöße (Druckspitzen) der Förderpumpe den Kolben oder die Dichtungen nicht beschädigen oder sogar zerstören, wodurch die Pumpe nicht mehr funktionstüchtig wäre.
  • Aus der US-A 2 290 829 ist eine Handpumpe gattungsgemäßer Bauart bekannt, die allerdings fest in das Gehäuse der Förderpumpe einer Kraftstoffeinspritzanlage integriert ist. Die Arretierung des Kolbens erfolgt hier selbsttätig ohne weitere Sicherungsmittel durch die den Kolben in seiner Ruhelage haltende Rückholfeder. In dieser Lage des Kolbens hat der Arbeitsraum sein größtes Volumen und vergrößert entsprechend das Totvolumen des offen angeschlossenen Arbeitsraumes der Förderpumpe, wodurch außerdem die Druckstöße der Förderpumpe voll auf die Dichtungen des Kolbens der Handpumpe durchschlagen und diese zerstören können.
  • Aus der US-A 3 803 988 ist eine andersartige Handpumpe bekannt, die in eine Kraftstoffleitung eingefügt ist und bei der die Arretierung des Kolbens in seiner Innenlage mittels eines Bajonettverschlusses des Betätigungselementes mit dem Zylinder erfolgen muß. In dieser Innenlage wird mittels eines Dichtzapfens nur ein Einlaßkanal aus der Kraftstoffleitung abgedichtet. Desweiteren ist eine seit Jahrzehnten in dieser Bauart ausgelieferte Handpumpe bekannt (Druckschrift der Robert Bosch GmbH, Stuttgart, "Bosch Technische Unterrichtung - Diesel-Einspritzausrüstung (1), VDT-UBP 001/15, Seite 26, Bild 35, 2. Ausgabe vom 30. April 1973), deren Kolben einen Gewindezapfen und deren Zylinder ein korrespondierendes Innengewinde aufweisen. Durch Einschrauben des Gewindezapfens in das Innengewinde erfolgt hierbei die Arretierung des Kolbens in seiner Innenlage und eine Abdichtung der Arbeitsräume von Hand- und Förderpumpe. In der Praxis hat es sich jedoch herausgestellt, daß diese von der Bedienungsperson vorzunehmenden Arretierungen nicht immer erfolgten und dadurch die eingangs beschriebenen Schäden an der Pumpe entstanden oder gar deren Ausfall verursachten.
    • Vorteile der Erfindung
  • Mit der Erfindung werden die im vorerwähnten Stand der Technik dargelegten Probleme mit technisch einfachen Mitteln gelöst, und es wird erreicht, daß nach der Betätigung der Pumpe eine besondere Arretierung oder ähnliche Festlegung des Kolbens am Zylinder nicht erfolgen muß. Durch die automatische Abdichtung mittels des Absperrventils in der Außenlage des Kolbens erreicht man einerseits einen geringstmöglichen Totraum in dem Saug- und Drucksystem der Förderpumpe und andererseits verhindert man Druckspitzen an der hin-und herbewegten Kolbendichtung. Der Vorteil der gattungsgemäßen Handpumpe, gemäß dem die Pumpe nur eine Druckbetätigung erfordert und somit auch an schwer zugänglichen Stellen noch betätigbar ist, beibehalten worden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So werden mit den Merkmalen gemäß Anspruch 3 oder 4 Hubdifferenzen zwischen Ventil und Kolben in vorteilhafter Weise ausgeglichen. Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 wird zum einen der Innenbereich der Pumpe gegen Schmutz und Spritzwasser geschützt und zum anderen ein definierter Anschlag für den Kolben in seiner äußeren Totlage (Außenlage) geschaffen.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine von Hand betätigbare Handpumpe für Förderpumpen von Kraftstoff-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen in Axialschnitt und natürlicher Größe.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispieles
  • Eine von Hand betätigbare Handpumpe für Förderpumpen von Kraftstoff-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen hat einen Zylinder 10 mit einem stirnseitigen, als Anschraubstutzen 11 ausgebildeten Bodenteil und einen Kolben 12 mit einem Stimzapfen 14, auf dem eine mit dem Zylinder 10 zusammenwirkende Doppellippendichtung 13 aufgesprengt ist. Der Anschraubstutzen 11 hat eine Bohrung 15, die sich zu einem konischen Ventilsitz 16 erweitert, der in eine zweite Bohrung 17 mit eingepreßter Stützhülse 18 übergeht. Eine Ventilkugel 19 wird als Absperrteil eines Absperrventils 19A durch eine Ventilfeder 20, die an der Stützhülse 18 anliegt, an den Ventilsitz 16 gedrückt, und der Ventilsitz 16 und die Ventilkugel 19 bilden das Absperrventil 19A in Form eines Kugelventils.
  • Die Abdichtung und Befestigung des Zylinders 10 am Anschraubstutzen 11 erfolgt über einen O-Ring 21 bzw. durch mehrere am Umfang verteilte Stemmstellen 22. Der Anschraubstutzen 11 weist einen Gewindezapfen 23 auf, der unter Zwischenlage eines Dichtringes 24 in ein Innengewinde eines zum Arbeitsraum einer Förderpumpe 26 führenden Kanals 25 eingeschraubt ist.
  • Der Kolben 12 hat eine Axialbohrung 28 und weist eine hohlzylinderförmige Kolbenstange 27 auf, deren Hohlraum 29 mit der Bohrung 28 eine ringförmige Innenschulter 30 bildet. Ein hohlzylinderförmiger Ventilstößel 31 hat am einen Ende einen an der Innenschulter 30 anliegenden Außenbund 32 und am anderen Ende mehrere Radialschlitze 34 und einen mittigen Zapfen 33. Die eine Stirnfläche des Ventilstößels 31 bildet einen Anschlag 38, der mit einer Stirnfläche 39 des Anschraubstutzens 11 in noch zu beschreibender Weise zusammenwirkt. Den Arbeitsraum 36 der Handpumpe bilden ein Hohlraum, der vom Zylinder 10, Anschraubstutzen 11 und Kolben 12 begrenzt ist, sowie der Hohlraum 29 der Kolbenstange 27 und ein Hohlraum 35 des Ventilstößels 31.
  • Ein aus Kunststoff gefertigtes Betätigungselement 37 hat eine Platte 40, an deren Außenrand sich eine Hülse 41 mit einer stirnseitigen Innennut 42 fortsetzt, in die ein Wulst 43 eines Anschlagringes 44 eingreift; dieser ist durch Ultraschallschweißen an der Hülse 41 befestigt. Vom Mantel des Zylinders 10 steht ein Außenring 45 ab, an dessen einer Schulter sich der Anschlagring 44 abstützt und an dessen gegenüberliegender Schulter 46 sich eine als Schraubendruckfeder 47 ausgebildete Rückholfeder für den Kolben 12 abstützt; andererseits drückt die Schraubendruckfeder 47 an eine Ringschulter 48 des Betätigungselementes 37. Der Anschlagring 44 und mindestens die Kolbenstange 27 bestehen aus kraftstoffresistentem Kunststoff.
  • Die Kolbenstange 27 ist in einer Ringrille 49 des Betätigungselementes 37 durch Ultraschallschweißen befestigt. Eine vorgespannte Haltefeder 50 ist als Schraubendruckfeder ausgebildet, die sich an einer zweiten Ringschulter 51 des Betätigungselementes 37 abstützt und den Außenbund 32 des Ventilstößels 31 an die Innenschulter 30 des Kolbens 12 gedrückt hält.
  • Die Handpumpe funktioniert folgendermaßen:
  • In der dargestellten Ruhelage ist das Absperrventil 19A geschlossen und der mit den Hohlräumen 29 und 35 verbundene Arbeitsraum 36 der Pumpe mit einem Medium, d.h. mit Luft, Kraftstoff oder einem Gemisch aus Kraftstoff und Luft gefüllt. Ein Druck gemäß Pfeil 52 auf das Betätigungselement 37 bewirkt entgegen der Kraft der Rückholfeder 47 den Einwärtshub des Kolbens 12, wobei der Zapfen 33 das Absperrventil 19A aufstößt und hierdurch Medium aus dem Arbeitsraum 36 in das Drucksystem 53 der Förderpumpe 26 gedrückt wird. Der weitergehende Einwärtshub bewirkt durch Zusammenwirken des Anschlages 38 mit der Stimfläche 39 den Stillstand des Ventilstößels 31, so daß danach der Druckkraft (Pfeil 52) - zusätzlich zur Kraft der Rückholfeder 47 - die Kraft der Haltefeder 50 entgegenwirkt. Beim gesamten Einwärtshub wird Medium, d.h. Luft bzw. Kraftstoff oder Kraftstoff-Luft-Gemisch vom Arbeitsraum 36 in das Drucksystem 53 der Förderpumpe 26 gedrückt.
  • Nach dem Einwärtshub und Aufhören der Druckkraft gemäß Pfeil 52 erfolgt selbsttätig der Rückwärtshub (Pfeil 54) des Kolbens 12 in umgekehrter Reihenfolge, bis die dargestellte Ruhelage der Pumpe mit geschlossenem Absperrventil 19A erreicht ist. Hierbei wird Luft bzw. Medium, d.h. Kraftstoff oder Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Saugsystem 55 der Förderpumpe 26 in den Arbeitsraum 36 gesaugt. Durch das wechselseitige Saugen von Medium aus dem Saugsystem und Drücken in das Drucksystem wird die Einspritzanlage gefüllt und gleichzeitig entlüftet.
  • Die Handpumpe ist auch zum gleichen Zweck in Rohrleitungen und dergleichen verwendbar, wobei die Handpumpe dann an ein separates Gehäuse angebaut wird, das ein - für die Funktion nötiges - Saugventil und ein Druckventil enthält. Im Regelfall, so beim dargestellten Anbau an die Förderpumpe, werden in an sich bekannter Weise Saug- und Druckventil der nicht näher dargestellten Förderpumpe 26 von der Handpumpe mitbenutzt.

Claims (6)

1. Handbetätigbare Pumpe für Förderpumpen von Kraftstoff-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschineh mit einem an einem einen Arbeitsraum mit Saug-und Druckventil enthaltenden separaten Gehäuse einer Handförderpumpe oder an einem Gehäuse der Förderpumpe (26) festgelegten Zylinder (10), mit einem mittels einer Kolbenstange (27) und eines Betätigungselementes (37) verschiebbaren Kolben (12), der mit dem Zylinder (10) einen Arbeitsraum (36) bildet, und mit einer zwischen dem Betätigungselement (37) und dem Zylinder (10) angeordneten Rückholfeder (47) für den Kolben (12), wobei beim Einwärtshub des Kolbens (12) das zu fördernde Medium vom Arbeitsraum (36) der Handpumpe durch eine Verbindungsleitung in das Drucksystem (53) der Förderpumpe (26) gedrückt wird und beim Rückwärtshub des Kolbens (12) das Medium aus dem Saugsystem (55) der Förderpumpe (26) durch die Verbindungsleitung in den Arbeitsraum (36) gesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung zwischen dem Arbeitsraum (36) der Handpumpe und dem Saug- und Drucksystem (53, 55) der Förderpumpe (26) ein in einem Bodenteil (11) des Zylinders (10) angeordnetes, als Rückschlagventil wirkendes Absperrventil (19A) vorgesehen ist, dessen Absperrteil (19) durch einen stirnseitig vorstehenden Zapfen (33) des Kolbens (12) bereits am Anfang von dessen Einwärtshub (Pfeil 52) aufgestoßen und während annähernd des gesamten Einwärts- und Rückwärtshubes offengehalten wird und das erst am Ende des Rückwärtshubes (Pfeil 54) selbsttätig schließt.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (19A) als federbelastetes Ventil, insbesondere als federbelastetes Kugelventil, ausgebildet ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrteil (19) des Absperrventils (19A) über einen federnd nachgiebig im Kolben (12) geführten, den Zapfen (33) aufweisenden Ventilstößel (31) in Öffnungsrichtung betätigbar ist.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer dem Arbeitsraum (36) abgewandten Schulter (30) innerhalb des Kolbens (12) der Ventilstößel (31) anliegt, daß eine sich am Betätigungselement (37) abstützende vorgespannte Haltefeder (50) den Ventilstößel (31) an die Schulter (30) des Kolbens (12) drückt und daß der Ventilstößel (31) hohlzylinderförmig ist und an seinem in den Arbeitsraum (36) ragenden Ende den das Absperrteil (19) vom Ventilsitz (16) abhebenden Zapfen (33) und einen den Hub des Ventilstößels (31) begrenzenden Anschlag (38) aufweist.
5. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) und die Kolbenstange (27) hohlzylinderförmig sind und der Hohlraum (29) der Kolbenstange (27) die Haltefeder (50) aufnimmt.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein bundartiger Außenring (45) des Zylinders (10) eine Außenschulter (46) zur Abstützung der Rückholfeder (47) bildet, daß das Betätigungselement (37) eine Platte (40) aufweist mit einer an deren Außenrand angeformten Hülse (41), an deren Stirnfläche ein in Ruhelage des Kolbens (12) durch die Kraft der Rückholfeder (47) am Außenring (45) des Zylinders (10) anliegender Anschlagring (44) befestigt ist.
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