EP0863308A1 - Plunger pump for fluid delivery - Google Patents
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- EP0863308A1 EP0863308A1 EP97810125A EP97810125A EP0863308A1 EP 0863308 A1 EP0863308 A1 EP 0863308A1 EP 97810125 A EP97810125 A EP 97810125A EP 97810125 A EP97810125 A EP 97810125A EP 0863308 A1 EP0863308 A1 EP 0863308A1
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- F02M59/24—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
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- F02M59/34—Varying fuel delivery in quantity or timing by throttling of passages to pumping elements or of overflow passages, e.g. throttling by means of a pressure-controlled sliding valve having liquid stop or abutment
Definitions
- the invention relates to a piston pump device for Pumping liquids, especially fuels and especially heavy oil according to the generic term of Claim 1, and one with such Piston pumping device Reciprocating internal combustion engine according to the preamble of Claim 11.
- Piston pumping devices generally operate according to the Principle that the working space in the pump housing through the oscillatory, linear movement of a piston periodic volume changes.
- the following is the movement of the piston, which a reduction in the volume of the work space, called the compression movement and the movement which is an increase in the volume of the work space causes as an expansion movement.
- piston pumping devices like this to design that the piston at the Expansion movement releases the suction line, so that the Liquid to be pumped penetrate into the work area can.
- the piston closes the suction line and increases in the Follow the pressure in the liquid that is in the Workspace.
- the check valve controls the liquid from the work area into the high pressure side pressure line.
- piston pump devices are, for example, as Injection pumps in injection systems from Reciprocating internal combustion engines, in particular from Diesel engines used. Your job is to get the Press fuel into injection lines, where Injection pressures of up to about 2000 bar can be achieved should.
- the injection pump pro The amount of fuel delivered is between approx zero and a full load amount can be regulated to each to achieve the desired performance of the machine.
- a well-known and widely used way of regulating the The amount of fuel delivered is the so-called Bevel control.
- Bevel control With this is the amplitude of the Stroke movement of the piston is usually constant But piston rotatable about its longitudinal axis.
- the piston points along its circumference a groove that over a Outflow channel is connected to the work area.
- the groove is delimited by an edge, which is inclined to Longitudinal axis of the piston and on its outer surface runs. This is the distance between the Work area facing the face of the piston and the The beginning of the groove is not a constant size.
- piston pump devices are known at which control the amount of liquid delivered by separate upstream of the pumping device Throttling devices.
- the Pistons usually have a substantially smooth wall designed and the upstream throttling device regulates according to the load in a work cycle in the Amount of liquid flowing into the work area.
- the dead volume between the throttle device and the working space of the pump device disadvantageous because the liquid in it with each work cycle is put under pressure.
- Throttling devices for the extraction of heavy oil at least less suitable because heavy oil is chemical is aggressive and very hard deposits, e.g. B. to the Valves of the throttle device, forms what a high Wear or maintenance work results.
- Special valves for heavy oil have been developed are, however, with a considerable design effort as well as relatively high manufacturing costs.
- the piston pump device is said to have simple and robust construction and be inexpensive.
- the piston pump device for solving these tasks Pumping liquids, especially fuels and especially heavy oil is characterized by the characteristics of the characterized independent claim 1.
- the Piston pumping device according to the invention therefore has a Pump housing, which has a work space as well a movable piston for reduction and Enlargement of the work space.
- the Piston pumping device according to the invention at least one Inlet opening through which the liquid enters the Work space can be introduced and an outlet opening, through which the liquid from the work space is dissipatable.
- the inventive Piston pumping device is particularly characterized by this characterized that means to regulate the in the Amount of liquid entering the interior of the pump housing are provided.
- the Piston pumping device In a preferred embodiment of the Piston pumping device according to the invention are the means to regulate those entering the work area Amount of liquid provided on the piston.
- the piston can be rotated about its longitudinal axis stored and there is a control device for rotating the Piston provided around its longitudinal axis.
- the piston is in designed essentially cylindrical and the means to regulate those entering the work area Liquid amount include at least one in the The outer surface of the piston provided recess, which down to the end face facing the work area of the piston extends.
- the recess geometrically designed so that depending on the Angular position of the piston relative to the pump housing on End of expansion movement - d. H.
- a symmetrical pressure distribution include the means to regulate the in the work space amount of liquid arriving preferably at least two essentially the same recesses in the lateral surface of the piston provided, preferably diametrically are arranged opposite each other and up to the end face of the piston facing the working space extend.
- Piston pump device in the interior the pump housing a guide bush for guiding the Piston provided, which at least one Passage opening for the liquid to be pumped having.
- the position of the guide bush relative to Pump housing can by means of a control device to be changed.
- the regulation of those entering the work area Liquid amount by turning the guide bush around the longitudinal axis of the piston or by moving the Guide bush in the direction of the longitudinal axis of the piston.
- These measures change the situation of the Passage opening of the guide bush relative to the Inlet opening of the pump housing.
- This also changes the cross section of the area through which the Liquid can get into the work area if there is the piston is at its turning point where the volume of the work area is maximum. Because depending on the location of the The guide bush is then a smaller or larger part the inlet opening is closed. That way too the one that gets into the work space Simply regulate the amount of liquid.
- the piston pump device according to the invention is suitable in particular as an injection pump for an injection system a reciprocating piston internal combustion engine because with it the load-dependent amount of fuel and specifically Heavy oil is easy to regulate. Also leave the high pressures required in diesel engines produce.
- the improved one is particularly favorable Efficiency of the invention Piston pumping device, which is economical and allows inexpensive operation as well as the waiver external throttle devices suitable for heavy oil Regulate those entering the work area Amount of fuel.
- the inventive Piston pump device for conveying liquids, especially of fuels and especially heavy oil comprises a pump housing 2 (Fig. 1), which one Has working space 3 and a movable piston 4th to reduce and enlarge the work area 3, at least one inlet opening 21 through which the Liquid can be introduced into the working space 3 and one Outlet opening 22 through which the liquid from the Workspace 3 is removable.
- a pump housing 2 FIG. 1
- a movable piston 4th to reduce and enlarge the work area 3
- one Outlet opening 22 through which the liquid from the Workspace 3 is removable.
- a heavy oil compatible Piston pump device refers to that as an injection pump for big ones working according to the diesel principle Reciprocating internal combustion engines, e.g. B. marine engines, suitable is. So it becomes related to such applications taken, in which the liquid to be pumped heavy oil is. It is understood that the invention is not based on such applications is limited. That to be funded Medium can also be another fuel or whole generally be a liquid. Furthermore, the Piston pumping devices according to the invention do not Applications in injection systems limited but suitable are also suitable for other areas of application in which a controllable amount of liquid should be promoted.
- the piston pump device works the well-known principle that the work area 3 in Pump housing 2 through the oscillatory, rectilinear Movement of the piston 4 a periodic change in volume experiences.
- the movement of the piston 4 which is a reduction in the volume of the work space 3 causes, referred to as compression movement and the Movement, which is an increase in the volume of the Work space 3 causes, as an expansion movement.
- Farther becomes the turning point at which the piston 4 at maximum volume of the work space 3 is located as designated first reversal point and the one in which the piston 4 with a minimal volume of the working space 3 is the second reversal point.
- the illustration 1 is the compression movement Upward movement of the piston 4, the expansion movement the downward movement, the first reversal point of the piston 4 the bottom and the second reversal point the top.
- Fig. 1 are for understanding the invention essential parts of a first embodiment of the Piston pumping device according to the invention, the whole is designated by the reference number 1, schematically in a longitudinal section and partially symbolized.
- the reference number 1 schematically in a longitudinal section and partially symbolized.
- Such Details such as sealing oil lines, inlets, outlets, piston springs, seals and Adjustment screws can be made in a manner known per se, such as e.g. B. in commercially available injection pumps, which after Working principle of the inclined edge control, designed and are not explained here.
- the piston 4 is essentially cylindrical and rotatably supported about its longitudinal axis A.
- a Control device which comprises a control rod 6, is the Piston 4 rotatable about its longitudinal axis A as this through the indicated by the reference symbol C double arrow is.
- the control rod 6 is with teeth on its the piston 4 facing side, which engages with a teeth 7 arranged on the jacket of the piston 4 stand.
- By moving the control rod accordingly 6 in the direction of the double arrow B can thus Piston 4 in both directions C about its longitudinal axis A rotate.
- Such control devices for rotating the piston 4 are known per se and therefore do not require any further details Explanation.
- the stroke movement of the piston 4 for Reduction or enlargement of the work space 3 can also take place in a manner known per se.
- a driven camshaft 10 rotates, causing the Cam 11 a transmission device 12 according to the Representation in Fig. 1 moved up. This moves the piston 4 does not counter the force of one shown piston spring upwards (according to the Representation in Fig. 1) and compresses the work space 3rd After the cam 11, the transmission device 12 happened, the piston 4 moves down, from which an enlargement of the work space 3 results.
- at least two substantially identical recesses in the outer surface of the piston 4 is provided are preferably arranged diametrically opposite and in each case up to the working room 3 End face 49 of the piston 4 extend.
- you can more than two such recesses 5 are also provided be, which is preferably evenly distributed in the Shell surface of the piston 4 are arranged. It understands that in cases where several recesses 5 more are arranged in the outer surface of the piston provided as an inlet opening 21 in the pump housing can be. Since it is sufficient for understanding, in the following, only one of the possibly several Recesses 5 considered.
- the recess 5 serves the controllable in the operating state Introducing heavy oil into the work area 3.
- the piston roughly at its first reversal point (maximum volume of the work area 3).
- the Recess 5 a connection between the inlet opening 21 and the work room 3. That for combustion prepared heavy oil passes through a suction line 13, which is connected to the inlet opening 21 for Inlet opening 21, as symbolically represented by the Reference symbol BE provided arrow is indicated, and by there through the recess 5 into the work area 3.
- the subsequent compression movement closes the Piston the inlet opening 21 and compresses the Workroom 3, which causes the heavy oil in it is put under pressure.
- the piston pump device takes place the load-dependent regulation of the amount of heavy oil extracted by regulating those entering work area 3 Heavy oil quantity and not, as is the case with known pumps e.g. B. with inclined edge control, is common in which the amount of heavy oil brought in per working cycle is essentially constant and the regulation by high pressure side backflow is realized.
- Fig. 1 takes place the regulation of those entering the work area 3 Heavy oil quantity by turning the piston 4 around its Longitudinal axis (double arrow C).
- the recess 5 in the The lateral surface of the piston 4 is geometrically such designed that depending on the angular position of the piston 4 relative to the pump housing 2 more or less welding oil in can get into the work area 3 when the piston 4 located in the area of its first turning point.
- angular position is the position of the Piston with respect to the rotation about its longitudinal axis A meant, such as in a cylindrical Coordinate system can be described by the azimuth angle would.
- FIGS. 2a-2d are several variants for the Design of the recess 5 in each case vertical projection onto a first projection plane shown.
- This first projection plane is parallel to the longitudinal axis A of the piston 4.
- the projections are with denotes the reference number 51a -51d.
- this projection representation corresponds to a view the outer surface of the piston 4 from a direction that is perpendicular to the longitudinal axis A of the piston 4.
- the piston 4 is drawn with its longitudinal axis A; the Pump housing 2 is indicated and the position is indicated by dashed lines the inlet opening 21.
- FIGS. 2a-2d show the piston 4 approximately at its first reversal point (maximum Volume of the work space 3) as well as in one Angular position that indicates a medium flow rate Corresponds to heavy oil.
- the projection 51a shown in FIG. 2a extends the recess 5 initially in the form of a groove 511a the end face 49 of the Piston 4 along the lateral surface parallel to Longitudinal axis A and then goes into a substantially V-shaped Part 512a over, with the open side of the V-shaped Part 512a substantially parallel to Longitudinal axis A of the piston 4 lies.
- the tapered Recess 5 along a circumferential direction of the piston 4, d. H. as shown in Fig. 2a the Recess 5 narrower towards the right.
- FIGS. 2b-2d show an analogous representation to FIG. 2a the projections 51b-51d for further variants of the Design of the recess 5.
- the principle Operation is the same as related to Fig. 2a explains so that the related Explanations also for those in FIGS. 2b-2d shown variants in the same way To apply.
- Fig. 2b shows a variant in which the Projection 51b of the recess 5 is a triangle, the one side lies in the end face 49 of the piston 4. In particular, this triangle is rectangular, with the both cathets are at least so long that the Recess 5, the inlet opening 21 at least for one The angular position of the piston 4 is essentially perfect releases.
- the Projection 51b of the recess 5 is a triangle, the one side lies in the end face 49 of the piston 4.
- this triangle is rectangular, with the both cathets are at least so long that the Recess 5, the inlet opening 21 at least for one
- the angular position of the piston 4 is essentially perfect releases.
- the projection 51c is also in the recess 5 essentially a triangle, but with one side of the Triangle through the end face 49 of the piston 4 is cut off.
- the triangle is dimensioned so that the Recess 5, the inlet opening 21 at least for one The angular position of the piston 4 is essentially perfect releases.
- Fig. 2d is the vertical projection 51d of the recess 5 onto the first Projection plane, which is parallel to the longitudinal axis A of the Piston 4 lies, essentially a square and especially a rectangle, with this quadrilateral as well it is dimensioned that the recess 5 is the inlet opening 21 at least for an angular position of the piston 4 in releases essentially complete.
- 3a-3d illustrate some examples, such as the recess 5 in radial direction can be configured.
- the Fig. 3a-3d show vertical projections for different ones Embodiments of the recess 5, but on one second projection plane, which is also parallel to the Longitudinal axis A of the piston 4 is, however, perpendicular stands on the first projection level.
- this projection representation corresponds to a view the outer surface of the piston 4 from a direction that is perpendicular to the longitudinal axis A of the piston 4.
- FIG. 2a-2d is the viewing direction 3a-3d by 90 ° around the longitudinal axis A of the piston 4 rotated.
- Reference numerals 52a-52d designate each the vertical projection onto this second one Projection levels.
- Fig. 3a-3d each also a part of the piston 4 and its Drawn in longitudinal axis A; is the pump housing 2 indicated and the inlet opening 21 shown.
- the 3a-3d each show the piston 4 approximately in its first reversal point (maximum volume of the work area 3).
- the circumferentially V-shaped part 512a - in Fig. 3a drawn in dashed lines - also tapers radially Direction so that it is shown in the illustration according to FIG. 3a appears as a triangle.
- the groove 511a that the V-shaped Connects part 512a to the end face 49 of the piston 4, is square in this projection 52a.
- the recess 5 in radial direction can also be designed such that the vertical projection 52b-52d onto the second Projection plane essentially a quadrilateral (projection 52b in Fig. 3b), a triangle (projection 52c in Fig. 3c) or an at least partially curvilinear area (Projection 52d in Fig. 3d), e.g. B. is a segment of a circle.
- the cross-sectional areas of the recess 5 are with the Reference numerals 53a-53d.
- the Recess 5 each have a cross-sectional area 53a or 53b perpendicular to the longitudinal axis A of the piston 4, which in is essentially triangular, with one side of the Triangle lies on the outer surface of the piston 4.
- the the longitudinal axis A of the piston 4 facing side of the The triangle can either be straight, as shown in Fig. 4a, or it can also be curvilinear, such as shown in Fig. 4b. Then at least two sides of the substantially triangular cross-sectional area 53b curvilinear, so that the cross-sectional area 53b the circumference of the piston 4 nestles.
- a cross-sectional area 53c of the recess 5 perpendicular to the longitudinal axis A of the Piston 4 essentially in the form of a segment of a circle has a boundary line on the lateral surface the piston 4 is.
- Fig. 4d shows yet another possibility in particular also in connection with that in FIG. 2a projection 51a shown can be combined.
- the substantially triangular cross-sectional area 53d below the drawing level (shown in dashed lines) and is via a groove with the end face 49 of the piston 4th connected.
- FIGS. 4a-4d 53a-53d has in common that when the Piston 4 about its longitudinal axis A the radial depth T of Recess in the inlet opening 21 opposite area changes.
- cross-sectional area shown takes, for example radial depth T of the recess 5 in the direction of the circumference of the piston.
- the change in the radial depth T has Consequence that depending on the angular position of the piston 4 radially more or less deep part of the recess At least partially releases the inlet opening.
- this measure namely the change in radial depth T of the recess in the circumferential direction, can be Rotate the piston 4 about its longitudinal axis A in the Working space 3 heavy oil quantity in a simple manner regulate.
- Figs. 2a-2d, 3a-3d and 4a-4d illustrated corners or edges of the recess 5, such as the tip of the V-shaped part 512a (Fig. 2a) can also be slightly rounded, what especially for manufacturing reasons can be advantageous.
- the recess 5 are particularly advantageous because they are allow different functional relationships between the rotation of the piston 4, which according to FIG. 1 by the Displacement of the control rod 6 (double arrow B) fixed is, and the one entering the work area 3 Realize heavy oil quantity. So the recess 5 z. B. be designed so that the in the work room 3rd amount of heavy oil arriving is essentially linear with the Shift of the control rod 6 changes. Has the recess 5 for example, such a form that its projections correspond to the representations in FIGS. 2a and 3a and their cross-sectional area of the representation in Fig. 4d, so depends on the quantity change in the work area 3 heavy oil arriving approximately square from the Shift the control rod 6 from.
- the high efficiency of the is particularly advantageous Piston pumping device according to the invention.
- Efficiency is the ratio of useful power to performance spent.
- the Piston pumping device is a high pressure side
- Backflow of the liquid is not necessary, because always only so much liquid introduced into the work area 3 will, as must really be promoted, d. H. the per work cycle entering the work area 3
- the amount of liquid is variable or adjustable.
- the Energy that is used for such processes should be saved, which means that the Increased economy and reduced operating costs will.
- Piston pumping device Another advantage of the invention Piston pumping device is that the sealing surface between the piston wall and the inlet opening 21 larger is than, for example, in known pumps, which Bevel edge control work. This results in one significantly smaller leak rate, which is the efficiency also positively influenced and an efficient Energy use contributes.
- the first embodiment of the invention Piston pumping device can also be designed that the recess 5, or if several recesses 5 are provided on the piston 4, at least one of these Recesses with more than one inlet opening 21 in the Pump housing for controlling the in the work space 3 interact with the amount of liquid flowing in.
- inlet opening 21 in the drawing only has exemplary character and may well be others Have configurations. So it can e.g. B. for Realization of a desired control characteristic be advantageous, the inlet opening 21 and the Inlet openings, for example, slit or oval to design.
- Embodiment also one Guide bushing between the outer wall of the piston 4 and the pump housing can be provided, which at least one passage opening for the to be funded Has liquid.
- the regulation of the amount of liquid then takes place in the same manner as in the front described, e.g. B. by the recess 5 a larger or smaller part of the passage opening, if the piston 4 is in the region of its first reversal point located.
- the essential parts Fig. 5 in a schematic Longitudinal representation shows is in the interior of the Pump housing 2, a guide bushing 8 for guiding the Piston 4 provided which at least one Passage opening 81 for the liquid to be conveyed having.
- a control device 9 is also provided, to the position of the guide bushing 8 relative to To change pump housing 2.
- the second Embodiment for the sake of a symmetrical Pressure distribution preferred if at least two Passage openings 81 in the guide bushing 8 are provided that are uniform over the scope of the Guide bushing 8 are distributed.
- 5 is the drive for the compression or expansion movement of the piston 4 not shown. He can in the same, in itself be realized in a known manner as described above.
- the piston 4 is designed essentially smooth-walled and not rotatable about its longitudinal axis A.
- the regulation of amount of liquid entering the work area, by the guide bushing 8 by means of the control device 9 is moved in the direction of the longitudinal axis 4 of the piston, like this one with the reference symbol D. Double arrow indicates.
- This movement can, for example be realized by means of a transmission linkage.
- the passage openings 81 a more or less large part of the inlet openings 21 free when the piston 4 is in the area of its first Reversal point is located.
- 5 shows the piston 4 approximately at its first turning point.
- the guide bush 8 arrives at a medium amount Liquid into the work area 3.
- the guide bushing 8 is shown in FIG Fig. 5 moved up, the amount should be reduced the guide bush is moved down.
- At guide tube 8 has a maximum amount of liquid such a position that the passage openings 81 the Uncover inlet openings 21 essentially completely, if the piston is in the area of its first turning point located. If no liquid is to be pumped, then the guide bushing is lowered so far (according to the Representation in Fig. 5) moves that they Inlet openings essentially complete closes. In this way, too, the amount of amount of liquid entering the work area regulate easily.
- the guide bushing 8 is not in the direction of Longitudinal axis A of the piston is movable, but around the Longitudinal axis A of the piston 4 is rotatable.
- the Control device 9 can then in a similar manner be designed as the control device for turning of the piston 4 in the first embodiment.
- the piston pump device according to the invention is suitable especially as an injection pump for injection systems from Reciprocating internal combustion engines, especially those after work on the diesel principle and heavy oil as fuel use. Such machines find z. B. as Marine engines use.
- inventive Piston pumping device can be the high pressure side required pressure in the heavy oil, from about 1000-2000 bar create easily. Because of their high efficiency enables the piston pump device according to the invention an efficient use of energy and thus achieves make a significant contribution to an economic and inexpensive operation of the reciprocating piston internal combustion engine.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpvorrichtung zum
Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Brennstoffen
und speziell von Schweröl gemäss dem Oberbegriff des
Anspruchs 1, sowie eine mit einer solchen
Kolbenpumpvorrichtung versehene
Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des
Anspruchs 11.The invention relates to a piston pump device for
Pumping liquids, especially fuels
and especially heavy oil according to the generic term of
Kolbenpumpvorrichtungen arbeiten im allgemeinen nach dem Prinzip, dass der Arbeitsraum im Pumpengehäuse durch die oszillatorische, geradlinige Bewegung eines Kolbens eine periodische Volumenänderung erfährt. Hierbei kann der Kolben dichtend in einem Hohlzylinder hin- und hergleiten oder es kann eine Führungsbuchse zwischen der inneren Wandung des Pumpengehäuses und dem Kolben vorgesehen sein. Im folgenden wird die Bewegung des Kolbens, welche eine Verkleinerung des Volumens des Arbeitsraums bewirkt, als Kompressionsbewegung bezeichnet und die Bewegung, welche eine Vergrösserung des Volumens des Arbeitsraums bewirkt, als Expansionsbewegung.Piston pumping devices generally operate according to the Principle that the working space in the pump housing through the oscillatory, linear movement of a piston periodic volume changes. Here, the Slide the piston back and forth in a hollow cylinder or there can be a guide bush between the inner one Wall of the pump housing and the piston provided be. The following is the movement of the piston, which a reduction in the volume of the work space, called the compression movement and the movement which is an increase in the volume of the work space causes as an expansion movement.
Es ist bekannt, Kolbenpumpvorrichtungen so auszugestalten, dass der Kolben bei der Expansionsbewegung die Saugleitung freigibt, so dass die zu fördernde Flüssigkeit in den Arbeitsraum eindringen kann. Bei der anschliessenden Kompressionsbewegung verschliesst der Kolben die Saugleitung und erhöht in der Folge den Druck in der Flüssigkeit, die sich in dem Arbeitsraum befindet. Beispielsweise über ein selbsttätig gesteuertes Rückschlagventil gelangt die Flüssigkeit dann aus dem Arbeitsraum in die hochdruckseitge Druckleitung. Solche Kolbenpumpvorrichtungen werden beispielsweise als Einspritzpumpen in Einspritzanlagen von Hubkolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, verwendet. Ihre Aufgabe ist es, den Brennstoff in Einspritzleitungen zu drücken, wobei Einspritzdrücke von bis zu etwa 2000 bar erreichbar sein sollen. Zudem muss die von der Einspritzpumpe pro Arbeitsgang geförderte Brennstoffmenge zwischen ungefähr null und einer Vollastmenge regelbar sein, um die jeweils gewünschte Leistung der Maschine zu realisieren.It is known piston pumping devices like this to design that the piston at the Expansion movement releases the suction line, so that the Liquid to be pumped penetrate into the work area can. During the subsequent compression movement the piston closes the suction line and increases in the Follow the pressure in the liquid that is in the Workspace. For example, via an automatic The check valve then controls the liquid from the work area into the high pressure side pressure line. Such piston pump devices are, for example, as Injection pumps in injection systems from Reciprocating internal combustion engines, in particular from Diesel engines used. Your job is to get the Press fuel into injection lines, where Injection pressures of up to about 2000 bar can be achieved should. In addition, the injection pump pro The amount of fuel delivered is between approx zero and a full load amount can be regulated to each to achieve the desired performance of the machine.
Eine bekannte und häufig verwendete Art der Regelung der geförderten Brennstoffmenge ist die sogenannte Schrägkantenregelung. Bei dieser ist die Amplitude der Hubbewegung des Kolbens üblicherweise konstant, der Kolben aber um seine Längsachse drehbar. Der Kolben weist entlang seines Umfangs eine Nut auf, die über einen Abströmkanal mit dem Arbeitsraum verbunden ist. Die Nut wird durch eine Kante begrenzt, welche schräg zur Längsachse des Kolbens und auf seiner Mantelfläche verläuft. Dadurch ist der Abstand zwischen der dem Arbeitsraum zugewandten Stirnfläche des Kolbens und dem Beginn der Nut keine konstante Grösse. Je nach der Winkelstellung des drehbaren Kolbens gibt deshalb die Schrägkante bei der Kompressionsbewegung früher oder später die Ansaugöffnung oder spezielle Überströmbohrungen frei, wodurch der Arbeitsraum mit der Saugseite verbunden wird, der hochdruckseitig im Arbeitsraum befindliche Brennstoff auf die Niederdruckseite abströmt und folglich die Förderung aufhört. Durch die Drehung des Kolbens um seine Längsachse wird also an der Ansaugöffnung bzw. den Überströmbohrungen der Abstand zwischen der dem Arbeitsraum zugewandten Kante des Kolbens und der Schrägkante variiert. Die Förderung beginnt, wenn die erstgenannte Kante bei der Kompressionsbewegung die Ansaugöffnung verschlossen hat und endet, sobald die Schrägkante im Verlauf der weiteren Kompressionsbewegung die Ansaugöffnung bzw. die Überströmbohrungen freigibt. Auf diese Weise kann die effektiv geförderte Brennstoffmenge durch hochdruckseitiges Abströmen des überschüssigen Brennstoffs variiert werden.A well-known and widely used way of regulating the The amount of fuel delivered is the so-called Bevel control. With this is the amplitude of the Stroke movement of the piston is usually constant But piston rotatable about its longitudinal axis. The piston points along its circumference a groove that over a Outflow channel is connected to the work area. The groove is delimited by an edge, which is inclined to Longitudinal axis of the piston and on its outer surface runs. This is the distance between the Work area facing the face of the piston and the The beginning of the groove is not a constant size. Depending on the Angular position of the rotatable piston is therefore the Sloping edge earlier or during the compression movement later the suction opening or special Overflow holes free, which makes the work space with the Is connected suction side, the high pressure side in Fuel located on the workspace Low-pressure side flows off and consequently the promotion stops. By rotating the piston around its Longitudinal axis is at the suction opening or the Overflow holes the distance between the Working area facing edge of the piston and the Sloping edge varies. Funding begins when the first-mentioned edge in the compression movement Has closed the suction opening and ends as soon as the Sloping edge in the course of the further compression movement the suction opening or the overflow bores. In this way, the funded effectively Amount of fuel due to high-pressure outflow of the excess fuel can be varied.
Solche an sich bekannten Kolbenpumpvorrichtungen, die nach dem Prinzip der Schrägkantenregelung arbeiten, weisen jedoch einige Nachteile auf. So ist z. B. diese Regelung durch hochdruckseitiges Abströmen der Flüssigkeit unter energetischen Aspekten ungünstig Da bei jedem Arbeitszyklus bei der Expansionsbewegung des Kolbens im wesentlichen die gleiche Menge an Flüssigkeit in den Arbeitsraum einströmt, nämlich diejenige, welche für den Vollastbetrieb benötigt wird, strömt insbesondere bei Teillast oder Leerlaufbetrieb ein relativ grosser Anteil der Flüssigkeit bei der Kompressionsbewegung ungenutzt von der Hochdruckseite auf die Ansaugseite zurück. Hierfür wird Energie benötigt, weil zum einen der Kolben zunächst die gesamte im Arbeitsraum befindliche Flüssigkeit unter Druck setzen muss und zum anderen die zurückströmende, für diesen Arbeitszyklus nicht benötigte Flüssigkeit bewegt werden muss. Diese Energie, welche für das Bewegen und Pressen der zurückströmenden Flüssigkeit vonnöten ist, stellt einen unwirtschaftlichen und nicht gewünschten Verlust dar, weil sie für den eigentlichen Arbeitsprozess verloren geht. Dieser Verlust wirkt sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der Pumpvorrichtung aus. Insbesondere auch bei Anwendungen, bei denen die zu fördernde Flüssigkeit Schweröl ist, wie beispielsweise bei Einspritzpumpen für Schiffsmotoren, besteht daher ein deutlicher Verbesserungsbedarf.Such known piston pump devices that work according to the principle of inclined edge control, however, have some disadvantages. So z. B. this Regulation by high-pressure outflow of the Liquid unfavorable from an energetic point of view at each work cycle in the expansion movement of the Piston essentially the same amount of liquid flows into the workspace, namely the one that is needed for full-load operation, flows in particular a relatively large one at part load or idling Share of fluid in the compression movement unused from the high pressure side to the suction side back. This requires energy because, on the one hand, the Piston initially the entire one in the work area Must pressurize liquid and secondly the backflowing, not needed for this work cycle Liquid must be moved. This energy, which for moving and pressing the back-flowing liquid is necessary, represents an uneconomical and not desired loss because it is for the actual Work process is lost. This loss affects disadvantageous on the efficiency of the pumping device. Especially also in applications where the promotional liquid is heavy oil, such as in injection pumps for marine engines, there is therefore a clear need for improvement.
Ferner ist je nach Winkelstellung des Kolbens relativ zur Ansaugöffnung, also je nachdem ob die Pumpvorrichtung im Leerlauf-, Teillast- oder Vollastbetrieb arbeitet, die Dichtfläche zwischen der äusseren Kolbenwandung und der Führungsbuchse bzw. dem Pumpengehäuse relativ kurz, wodurch eine nicht unwesentliche Leckrate auftritt, die sich ebenfalls nachteilig auf den Wirkungsgrad der Pumpe auswirkt.Furthermore, depending on the angular position of the piston Intake opening, depending on whether the pumping device in the Idle, part load or full load operation that works Sealing surface between the outer piston wall and the Guide bush or the pump housing relatively short, whereby a not insignificant leak rate occurs that also adversely affect the efficiency of the pump affects.
Andererseits sind Kolbenpumpvorrichtungen bekannt, bei denen die Regelung der geförderten Flüssigkeitsmenge durch separate, der Pumpvorrichtung vorgeschaltete Drosseleinrichtungen erfolgt. Bei solchen Pumpen ist der Kolben üblicherweise im wesentlichen glattwandig ausgestaltet und die vorgeschaltete Drossseleinrichtung reguliert je nach Last die bei einem Arbeitszyklus in den Arbeitsraum einströmende Flüssigkeitsmenge. Hierbei ist jedoch das Totvolumen zwischen der Drosseleinrichtung und dem Arbeitsraum der Pumpvorrichtung nachteilig, weil die darin befindliche Flüssigkeit bei jedem Arbeitszyklus unter Druck gesetzt wird. Zudem sind übliche Drosseleinrichtungen für die Förderung von Schweröl zumindest weniger geeignet, weil Schweröl chemisch aggressiv ist und sehr harte Ablagerungen, z. B. an den Ventilen der Drosseleinrichtung, bildet, woraus ein hoher Verschleiss bzw. Wartungsaufwand resultiert. Zwar sind spezielle Ventile für Schweröl entwickelt worden, diese sind jedoch mit einem erheblichen konstruktiven Aufwand sowie relativ hohen Herstellungskosten verbunden.On the other hand, piston pump devices are known at which control the amount of liquid delivered by separate upstream of the pumping device Throttling devices. With such pumps is the Pistons usually have a substantially smooth wall designed and the upstream throttling device regulates according to the load in a work cycle in the Amount of liquid flowing into the work area. Here is however, the dead volume between the throttle device and the working space of the pump device disadvantageous because the liquid in it with each work cycle is put under pressure. They are also common Throttling devices for the extraction of heavy oil at least less suitable because heavy oil is chemical is aggressive and very hard deposits, e.g. B. to the Valves of the throttle device, forms what a high Wear or maintenance work results. Although are Special valves for heavy oil have been developed are, however, with a considerable design effort as well as relatively high manufacturing costs.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenpumpvorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten bereitzustellen, bei welcher die geförderte Flüssigkeitsmenge in einfacher Weise regulierbar ist und welche die vorne erwähnten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll die Kolbenpumpvorrichtung zum Fördern von Brennstoffen, speziell von Schweröl, geeignet sein. Sie soll die eingesetzte Energie effizienter nutzen und im Vergleich zu bekannten, z. B. mit Schrägkantenreglung arbeitenden Vorrichtungen, einen deutlich verbesserten Wirkungsgrad aufweisen. Ferner sollen Totvolumina weitestgehend vermieden werden. Die Kolbenpumpvorrichtung soll eine einfache und robuste Konstruktion aufweisen und kostengünstig sein. Im speziellen ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenpumpvorrichtung vorzuschlagen, welche sich für Einspritzanlagen in Hubkolbenbrennkraftmaschinen, die nach dem Diesel-Prinzip arbeiten, eignet und den dafür erforderlichen Hochdruck erzeugen kann.Based on this state of the art, it is therefore one Object of the invention, a piston pump device for To deliver liquids at which the amount of liquid delivered in a simple manner is adjustable and what the disadvantages mentioned above does not have. In particular, the Piston pump device for conveying fuels, especially of heavy oil. She should Use energy more efficiently and in comparison to known, e.g. B. working with inclined edge control Devices, significantly improved efficiency exhibit. Furthermore, dead volumes should be largely be avoided. The piston pump device is said to have simple and robust construction and be inexpensive. In particular, it is a task of the Invention to propose a piston pump device which are suitable for injection systems in Reciprocating internal combustion engines based on the diesel principle work, suitable and the necessary high pressure can generate.
Die diese Aufgaben lösende Kolbenpumpvorrichtung zum
Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Brennstoffen
und speziell von Schweröl ist durch die Merkmale des
unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet. Die
erfindungsgemässe Kolbenpumpvorrichtung hat also ein
Pumpengehäuse, welches einen Arbeitsraum aufweist sowie
einen bewegbaren Kolben zur Verkleinerung und
Vergrösserung des Arbeitsraums. Ferner hat die
erfindungsgemässe Kolbenpumpvorrichtung mindestens eine
Einlassöffnung, durch welche die Flüssigkeit in den
Arbeitsraum einbringbar ist sowie eine Auslassöffnung,
durch welche die Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum
abführbar ist. Die erfindungsgemässe
Kolbenpumpvorrichtung ist insbesondere dadurch
gekennzeichnet, dass Mittel zum Regeln der in den
Arbeitsraum gelangenden Flüssigkeitsmenge im Innenraum
des Pumpengehäuses vorgesehen sind. The piston pump device for solving these tasks
Pumping liquids, especially fuels
and especially heavy oil is characterized by the characteristics of the
characterized
Da bei der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung die in den Arbeitsraum gelangende Flüssigkeitsmenge regulierbar ist, wird ein Zurückströmen der Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum vermieden, wodurch die eingesetzte Energie effizienter genutzt wird und sich der Wirkungsgrad verbessert. Unerwünschte Totvolumina werden weitestgehend vermieden, weil die Mittel zum Regeln der Flüssigkeitsmenge im Innenraum des Pumpengehäuses vorgesehen sind. Ausserdem sind keine externen, d. h. der Kolbenpumpvorrichtung vorgeschalteten, Dosiereinrichtungen zur Regulierung der geförderten Flüssigkeitsmenge vonnöten, wodurch eine einfache, robuste und kostengünstige Konstruktion ermöglicht wird. Insbesondere sind keine externen schweröltauglichen Drosseleinrichtungen auf der Saugseite vonnöten.Since in the piston pump device according to the invention amount of liquid entering the work area is controllable, the liquid will flow back Avoided from the work space, which means that the used Energy is used more efficiently and the Efficiency improved. Undesired dead volumes will be largely avoided because the means for regulating the Liquid volume in the interior of the pump housing are provided. In addition, no external, i.e. H. of the Piston pump device upstream, Dosing devices to regulate the subsidized Amount of liquid is required, making it easy to robust and inexpensive construction is made possible. In particular, they are not suitable for use with heavy oil Throttling devices on the suction side are required.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung sind die Mittel zum Regeln der in den Arbeitsraum gelangenden Flüssigkeitsmenge an dem Kolben vorgesehen. Beispielsweise ist der Kolben um seine Längsachse drehbar gelagert und es ist eine Regeleinrichtung zum Drehen des Kolbens um seine Längsachse vorgesehen. Der Kolben ist im wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet und die Mittel zum Regeln der in den Arbeitsraum gelangenden Flüssigkeitsmenge umfassen mindestens eine in der Mantelfläche des Kolbens vorgesehene Ausnehmung, welche sich bis in die dem Arbeitsraum zugewandte Stirnfläche des Kolbens erstreckt. Dabei ist die Ausnehmung geometrisch derart gestaltet, dass sie je nach der Winkelstellung des Kolbens relativ zum Pumpengehäuse am Ende der Expansionsbewegung - d. h. insbesondere, wenn sich der Kolben in dem Umkehrpunkt befindet, wo der Arbeitsraum maximales Volumen hat - einen kleineren oder grösseren Bereich der Einlassöffnung mit dem Arbeitsraum verbindet. Dadurch lässt sich bei diesem Ausführungsbeispiel in einfacher Weise, nämlich durch Drehen des Kolbens um seine Längsachse, die in den Arbeitsraum einströmende Flüssigkeitsmenge regulieren. Bezüglich der geometrischen Ausgestaltung der Ausnehmung werden weiter hinten mehrere mögliche Varianten detaillierter beschrieben.In a preferred embodiment of the Piston pumping device according to the invention are the means to regulate those entering the work area Amount of liquid provided on the piston. For example, the piston can be rotated about its longitudinal axis stored and there is a control device for rotating the Piston provided around its longitudinal axis. The piston is in designed essentially cylindrical and the means to regulate those entering the work area Liquid amount include at least one in the The outer surface of the piston provided recess, which down to the end face facing the work area of the piston extends. Here is the recess geometrically designed so that depending on the Angular position of the piston relative to the pump housing on End of expansion movement - d. H. especially if the piston is at the reversal point where the Workspace has maximum volume - a smaller one or larger area of the inlet opening with the work area connects. This allows this Embodiment in a simple manner, namely by Rotation of the piston around its longitudinal axis, which in the Regulate the amount of liquid flowing into the work area. With regard to the geometric configuration of the recess are several possible variants further below described in more detail.
Aus Gründen einer möglichst symmetrischen Druckverteilung umfassen die Mittel zum Regeln der in den Arbeitsraum gelangenden Flüssigkeitsmenge bevorzugt mindestens zwei im wesentlichen gleiche Ausnehmungen in der Mantelfläche des Kolbens vorgesehen, die vorzugsweise diametral gegenüberliegend angeordnet sind und sich jeweils bis in die dem Arbeitsraum zugewandte Stirnfläche des Kolbens erstrecken.For reasons of a symmetrical pressure distribution include the means to regulate the in the work space amount of liquid arriving preferably at least two essentially the same recesses in the lateral surface of the piston provided, preferably diametrically are arranged opposite each other and up to the end face of the piston facing the working space extend.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung ist im Innenraum des Pumpengehäuses eine Führungsbuchse zum Führen des Kolbens vorgesehen, welche zumindest eine Durchtrittsöffnung für die zu fördernde Flüssigkeit aufweist. Die Lage der Führungsbuchse relativ zum Pumpengehäuse kann dabei mittels einer Steuereinrichtung verändert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Regelung der in den Arbeitsraum gelangenden Flüssigkeitsmenge durch Verdrehen der Führungsbuchse um die Längsachse des Kolbens oder durch Verschieben der Führungsbuchse in Richtung der Längsachse des Kolbens. Durch diese Massnahmen ändert sich die Lage der Durchtrittsöffnung der Führungsbuchse relativ zur der Einlassöffnung des Pumpengehäuses. Damit ändert sich auch der Querschnitt derjenigen Fläche, durch welche die Flüssigkeit in den Arbeitsraum gelangen kann, wenn sich der Kolben in seinem Umkehrpunkt befindet, wo das Volumen des Arbeitsraums maximal ist. Denn je nach Lage der Führungsbuchse ist dann ein kleinerer oder grösserer Teil der Einlassöffnung verschlossen. Auch auf diese Weise lässt sich die in den Arbeitsraum gelangende Flüssigkeitsmenge einfach regeln.In a further embodiment of the Piston pump device according to the invention is in the interior the pump housing a guide bush for guiding the Piston provided, which at least one Passage opening for the liquid to be pumped having. The position of the guide bush relative to Pump housing can by means of a control device to be changed. In this embodiment the regulation of those entering the work area Liquid amount by turning the guide bush around the longitudinal axis of the piston or by moving the Guide bush in the direction of the longitudinal axis of the piston. These measures change the situation of the Passage opening of the guide bush relative to the Inlet opening of the pump housing. This also changes the cross section of the area through which the Liquid can get into the work area if there is the piston is at its turning point where the volume of the work area is maximum. Because depending on the location of the The guide bush is then a smaller or larger part the inlet opening is closed. That way too the one that gets into the work space Simply regulate the amount of liquid.
Die erfindungsgemässe Kolbenpumpvorrichtung eignet sich insbesondere als Einspritzpumpe für eine Einspritzanlage einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, weil mit ihr die lastabhängige Menge an Brennstoff und speziell an Schweröl in einfacher Weise regulierbar ist. Zudem lassen sich die in Dieselmotoren benötigten hohen Drücke erzeugen. Besonders günstig ist dabei der verbesserte Wirkungsgrad der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung, der einen wirtschaftlichen und kostengünstigen Betrieb erlaubt sowie der Verzicht auf externe schweröltaugliche Drosseleinrichtungen zum Regulieren der in den Arbeitsraum gelangenden Brennstoffmenge.The piston pump device according to the invention is suitable in particular as an injection pump for an injection system a reciprocating piston internal combustion engine because with it the load-dependent amount of fuel and specifically Heavy oil is easy to regulate. Also leave the high pressures required in diesel engines produce. The improved one is particularly favorable Efficiency of the invention Piston pumping device, which is economical and allows inexpensive operation as well as the waiver external throttle devices suitable for heavy oil Regulate those entering the work area Amount of fuel.
Weitere vorteilhafte Massnahmen und bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Other advantageous measures and preferred Refinements of the device according to the invention result from the dependent claims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der schematischen, nicht massstäblichen Zeichnung zeigen:
- Fig.1:
- eine schematische Längsschnitt-Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung mit den wesentlichen Teilen,
- Fig.2a-2d:
- senkrechte Projektionen von verschiedenen Varianten der Ausnehmung auf eine erste Projektionsebene,
- Fig.3a-3d:
- senkrechte Projektionen von verschiedenen Varianten der Ausnehmung auf eine zweite Projektionsebene,
- Fig.4a-d:
- Aufsichten auf die Stirnseite des Kolbens für verschiedene Querschnittsflächen der Ausnehmung, und
- Fig. 5
- eine schematische Längsschnitt-Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung mit den wesentlichen Teilen.
- Fig.1:
- 2 shows a schematic longitudinal section illustration of a first exemplary embodiment of the piston pump device according to the invention with the essential parts,
- Fig.2a-2d:
- vertical projections of different variants of the recess on a first projection plane,
- Fig.3a-3d:
- vertical projections of different variants of the recess onto a second projection plane,
- Fig.4a-d:
- Top views of the end face of the piston for different cross-sectional areas of the recess, and
- Fig. 5
- is a schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the piston pump device according to the invention with the essential parts.
Bei der nachstehenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung sind identische
oder von der Funktion her gleichwertige Teile mit dem
gleichen Bezugszeichen versehen. Die erfindungsgemässe
Kolbenpumpvorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten,
insbesondere von Brennstoffen und speziell von Schweröl,
umfasst ein Pumpengehäuse 2 (Fig. 1), welches einen
Arbeitsraum 3 aufweist sowie einen bewegbaren Kolben 4
zur Verkleinerung und Vergrösserung des Arbeitsraums 3,
mindestens eine Einlassöffnung 21, durch welche die
Flüssigkeit in den Arbeitsraum 3 einbringbar ist und eine
Auslassöffnung 22, durch welche die Flüssigkeit aus dem
Arbeitsraum 3 abführbar ist. Gemäss der Erfindung sind
Mittel zum Regeln der in den Arbeitsraum 3 gelangenden
Flüssigkeitsmenge im Innenraum des Pumpengehäuses 2
vorgesehen.In the description of the
Exemplary embodiments with reference to the drawing are identical
or functionally equivalent parts with the
provided with the same reference numerals. The inventive
Piston pump device for conveying liquids,
especially of fuels and especially heavy oil,
comprises a pump housing 2 (Fig. 1), which one
Has working
Die folgenden Erläuterungen erfolgen mit beispielhaftem Charakter anhand von Ausführungsbeispielen, die sich auf den speziellen Fall einer schweröltauglichen Kolbenpumpvorrichtung beziehen, die als Einspritzpumpe für nach dem Diesel-Prinzip arbeitende grosse Hubkolbenbrennkraftmaschinen, z. B. Schiffsmotoren, geeignet ist. Es wird also auf solche Anwendungen Bezug genommen, bei denen die zu fördernde Flüssigkeit Schweröl ist. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf solche Anwendungen beschränkt ist. Das zu fördernde Medium kann auch ein anderer Brennstoff oder ganz allgemein eine Flüssigkeit sein. Ferner ist die erfindungsgemässe Kolbenpumpvorrichtungen nicht auf Anwendungen in Einspritzanlagen beschränkt sondern eignet sich ebenfalls für andere Einsatzbereiche, in denen eine regelbare Flüssigkeitsmenge gefördert werden soll.The following explanations are given with an example Character based on working examples the special case of a heavy oil compatible Piston pump device refer to that as an injection pump for big ones working according to the diesel principle Reciprocating internal combustion engines, e.g. B. marine engines, suitable is. So it becomes related to such applications taken, in which the liquid to be pumped heavy oil is. It is understood that the invention is not based on such applications is limited. That to be funded Medium can also be another fuel or whole generally be a liquid. Furthermore, the Piston pumping devices according to the invention do not Applications in injection systems limited but suitable are also suitable for other areas of application in which a controllable amount of liquid should be promoted.
Die erfindungsgemässe Kolbenpumpvorrichtung arbeitet nach
dem bekannten Prinzip, dass der Arbeitsraum 3 im
Pumpengehäuse 2 durch die oszillatorische, geradlinige
Bewegung des Kolbens 4 eine periodische Volumenänderung
erfährt. Im folgenden wird die Bewegung des Kolbens 4,
welche eine Verkleinerung des Volumens des Arbeitsraums 3
bewirkt, als Kompressionsbewegung bezeichnet und die
Bewegung, welche eine Vergrösserung des Volumens des
Arbeitsraums 3 bewirkt, als Expansionsbewegung. Weiterhin
wird derjenige Umkehrpunkt, in dem sich der Kolben 4 bei
maximalem Volumen des Arbeitsraums 3 befindet, als
erster Umkehrpunkt bezeichnet und derjenige, in dem sich
der Kolben 4 bei minimalem Volumen des Arbeitsraums 3
befindet, als zweiter Umkehrpunkt. Gemäss der Darstellung
in Fig. 1 ist also die Kompressionsbewegung die
Aufwärtsbewegung des Kolbens 4, die Expansionsbewegung
die Abwärtsbewegung, der erste Umkehrpunkt des Kolbens 4
der untere und der zweite Umkehrpunkt der obere.The piston pump device according to the invention works
the well-known principle that the
In Fig. 1 sind die für das Verständnis der Erfindung
wesentlichen Teile eines ersten Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung, die gesamthaft
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, schematisch in
einem Längsschnitt und teilweise symbolisch dargestellt.
Aus Gründen der besseren Übersicht sind zahlreicher
Details, die an sich aus der Pumpentechnologie
hinreichend bekannt sind, nicht dargestellt. Solche
Details, wie beispielsweise Sperrölleitungen, -
zuführungen, -abführungen, Kolbenfeder, Dichtungen und
Einstellschrauben können in an sich bekannter Weise, wie
z. B. bei handelsüblichen Einspritzpumpen, die nach dem
Prinzip der Schrägkantenregelung arbeiten, ausgestaltet
sein und werden hier nicht erläutert.In Fig. 1 are for understanding the invention
essential parts of a first embodiment of the
Piston pumping device according to the invention, the whole
is designated by the
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Kolben 4 im wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet
und um seine Längsachse A drehbar gelagert. Mittels einer
Regeleinrichtung, die eine Regelstange 6 umfasst, ist der
Kolben 4 um seine Längsachse A drehbar wie dies durch den
mit dem Bezugszeichen C versehenen Doppelpfeil angedeutet
ist. Die Regelstange 6 ist mit Zähnen an ihrer dem Kolben
4 zugewandten Seite versehen, die im Eingriff mit einer
an dem Mantel des Kolbens 4 angeordneten Zahnung 7
stehen. Durch entsprechendes Verschieben der Regelstange
6 in Richtung des Doppelpfeils B lässt sich somit der
Kolben 4 in beide Richtungen C um seine Längsachse A
drehen. Solche Regeleinrichtungen zum Drehen des Kolbens
4 sind an sich bekannt und bedürfen daher keiner näheren
Erläuterung. Die Hubbewegung des Kolbens 4 zur
Verkleinerung bzw. Vergrösserung des Arbeitsraums 3 kann
ebenfalls in an sich bekannter Weise erfolgen. Eine
angetriebenen Nockenwelle 10 dreht sich, wodurch der
Nocken 11 eine Übertragungseinrichtung 12 gemäss der
Darstellung in Fig. 1 nach oben bewegt. Dadurch bewegt
sich der Kolben 4 gegen die Kraft einer nicht
dargestellten Kolbenfeder nach oben (gemäss der
Darstellung in Fig. 1) und komprimiert den Arbeitsraum 3.
Nachdem der Nocken 11 die Übertragungseinrichtung 12
passiert hat, bewegt sich der Kolben 4 nach unten, woraus
eine Vergrösserung des Arbeitsraums 3 resultiert. In the embodiment shown in Fig. 1
the
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) umfassen die
Mittel zum Regeln der in den Arbeitsraum 3 gelangenden
Flüssigkeitsmenge (Schwerölmenge) mindestens eine in der
Mantelfläche des Kolbens 4 vorgesehene Ausnehmung 5,
welche sich bis in die dem Arbeitsraum 3 zugewandte
Stirnfläche 49 des Kolbens 4 erstreckt. Aus Gründen einer
möglichst symmetrischen Druckverteilung sind bevorzugt
mindestens zwei im wesentlichen gleiche Ausnehmungen in
der Mantelfläche des Kolbens 4 vorgesehen, die
vorzugsweise diametral gegenüberliegend angeordnet sind
und sich jeweils bis in die dem Arbeitsraum 3 zugewandte
Stirnfläche 49 des Kolbens 4 erstrecken. Natürlich können
auch mehr als zwei solcher Ausnehmungen 5 vorgesehen
sein, die vorzugsweise gleichmässig verteilt in der
Mantelfläche des Kolbens 4 angeordnet sind. Es versteht
sich, dass in solchen Fällen, wo mehrere Ausnehmungen 5
in der Mantelfläche des Kolbens angeordnet sind auch mehr
als eine Einlassöffnung 21 im Pumpengehäuse vorgesehen
sein kann. Da es für das Verständnis ausreichend ist,
wird im folgenden nur eine der eventuell mehreren
Ausnehmungen 5 betrachtet.In the first embodiment (FIG. 1), the
Means for regulating those entering
Die Ausnehmung 5 dient im Betriebszustand dem regelbaren
Einbringen von Schweröl in den Arbeitsraum 3. In der
Darstellung gemäss Fig. 1 befindet sich der Kolben
ungefähr in seinem ersten Umkehrpunkt (maximales Volumen
des Arbeitsraums 3). In diesem Zustand bildet die
Ausnehmung 5 eine Verbindung zwischen der Einlassöffnung
21 und dem Arbeitsraum 3. Das für die Verbrennung
vorbereitete Schweröl gelangt durch eine Saugleitung 13,
die mit der Einlassöffnung 21 verbunden ist, zur
Einlassöffnung 21, wie dies symbolisch durch den mit dem
Bezugszeichen BE versehenen Pfeil angedeutet ist, und von
dort durch die Ausnehmung 5 in den Arbeitsraum 3. Bei der
anschliessenden Kompressionsbewegung verschliesst der
Kolben die Einlassöffnung 21 und komprimiert den
Arbeitsraum 3, wodurch das in ihm befindliche Schweröl
unter Druck gesetzt wird. Dieses gelangt durch die
Auslassöffnung 22 und ein Rückschlagventil 14 in eine
Druckleitung 15, die beispielsweise zu einem nicht
dargestellten Druckbehälter führt, der mit einer
Einspritzdüse verbunden ist. Bei der anschliessenden
Expansionsbewegung des Kolbens 4 bildet sich wieder eine
Verbindung zwischen der Einlassöffnung 21 und dem
Arbeitsraum 3 durch die Ausnehmung 5, so dass für den
nächsten Arbeitszyklus Schweröl in den Arbeitsraum 3
gelangen kann. Das Einbringen des Schweröls in den
Arbeitsraum erfolgt also bei der Expansionsbewegung des
Kolbens 4 bzw., wenn dieser sich im Bereich seines ersten
Umkehrpunkts befindet.The
Bei der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung erfolgt
die lastabhängige Regelung der geförderten Schwerölmenge
durch Regelung der in den Arbeitsraum 3 gelangenden
Schwerölmenge und nicht, wie es bei bekannten Pumpen
z. B. mit Schrägkantenregelung, üblich ist, bei denen die
pro Arbeitszyklus eingebrachte Schwerölmenge im
wesentlichen konstant ist und die Regelung durch
hochdruckseitiges Zurückströmen realisiert ist.In the piston pump device according to the invention takes place
the load-dependent regulation of the amount of heavy oil extracted
by regulating those entering
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
erfolgt die Regelung der in den Arbeitsraum 3 gelangenden
Schwerölmenge durch Drehen des Kolbens 4 um seine
Längsachse (Doppelpfeil C). Die Ausnehmung 5 in der
Mantelfläche des Kolbens 4 ist geometrisch derart
gestaltet, dass je nach der Winkelstellung des Kolbens 4
relativ zum Pumpengehäuse 2 mehr oder weniger Schweöl in
den Arbeitsraum 3 gelangen kann, wenn sich der Kolben 4
im Bereich seines ersten Umkehrpunktes befindet. Mit dem
Begriff "Winkelstellung" ist dabei die Stellung des
Kolbens bezüglich der Drehung um seine Längsachse A
gemeint, wie sie beispielsweise in einem zylindrischen
Koordinatensystem durch den Azimutwinkel beschreibbar
wäre.In the embodiment shown in Fig. 1
takes place the regulation of those entering the
In Fig. 2a -2d sind mehrere Varianten für die
Ausgestaltung der Ausnehmung 5 jeweils in einer
senkrechten Projektion auf eine erste Projektionsebene
dargestellt. Diese erste Projektionsebene liegt parallel
zur Längsachse A des Kolbens 4. Die Projektionen sind mit
den Bezugszeichen 51a -51d bezeichnet. Im wesentlichen
entspricht diese Projektionsdarstellung einer Ansicht auf
die Mantelfläche des Kolbens 4 aus einer Richtung, die
senkrecht zur Längsachse A des Kolbens 4 liegt. Zum
besseren Verständnis ist in den Fig. 2a-2d jeweils auch
der Kolben 4 mit seiner Längsachse A eingezeichnet; das
Pumpengehäuse 2 ist angedeutet sowie strichliert die Lage
der Einlassöffnung 21. Die Fig. 2a-2d zeigen den Kolben 4
jeweils ungefähr in seinem ersten Umkehrpunkt (maximales
Volumen des Arbeitsraums 3) sowie in einer
Winkelstellung, die einer mittleren Fördermenge an
Schweröl entspricht.2a -2d are several variants for the
Design of the
Bei der in Fig. 2a gezeigten Projektion 51a erstreckt
sich die Ausnehmung 5 zunächst in Form einer Nut 511a von
der dem Arbeitsraum 3 zugewandten Stirnfläche 49 des
Kolbens 4 entlang der Mantelfläche parallel zur
Längsachse A und geht dann in einen im wesentlichen V-förmigen
Teil 512a über, wobei die offene Seite des V-förmigen
Teils 512a im wesentlichen parallel zur
Längsachse A des Kolbens 4 liegt. Somit verjüngt sich die
Ausnehmung 5 entlang einer Umfangsrichtung des Kolbens 4,
d. h. gemäss der Darstellung in Fig. 2a wird die
Ausnehmung 5 nach rechts hin schmäler.In the
Soll nun pro Arbeitszyklus eine grössere Menge an
Schweröl gefördert werden, z. B. weil die angeschlossene
Hubkolbenbrennkraftmaschine mehr Leistung bringen soll
(Lasterhöhung), so wird mittels der Regelstange 6 (Fig.
1) der Kolben 4 um seine Längsachse A gedreht und zwar
gemäss der Darstellung in Fig. 2a nach rechts in Richtung
des Pfeils C1. Dadurch gibt der V-förmige Teil 512a einen
grösseren Teil der Einlassöffnung 21 frei, wenn sich der
Kolben 4 im Bereich seines ersten Umkehrpunkts befindet.
Folglich kann auch eine grössere Menge an Schweröl durch
die Ausnehmung 5 in den Arbeitsraum 3 gelangen. Soll
dagegen die pro Arbeitszyklus geförderte Schwerölmenge
reduziert werden, so wird durch ein entsprechendes
Verschieben der Regelstange 6 der Kolben 4 um seine
Längsachse A in Richtung des Pfeils C2 (Fig. 2a) gedreht.
Dadurch verkleinert sich der Teil der Einlassöffnung 21,
welcher von der Ausnehmung 5 freigegeben wird, wenn sich
der Kolben im Bereich seines ersten Umkehrpunkts
befindet. Folglich reduziert sich auch die Schwerölmenge,
die pro Arbeitszyklus in den Arbeitsraum 3 gelangt. Ist
die Kolbenpumpvorrichtung 1 auf maximale Fördermenge
eingestellt, so gibt die Ausnehmung 5, falls sich der
Kolben 4 im Bereich seines ersten Umkehrpunkts befindet,
die Einlassöffnung 21 im wesentlichen vollständig frei,
das bedeutet gemäss der Darstellung in Fig. 2a, dass der
strichliert gezeichnete Kreis, welcher die Lage der
Einlassöffnung 21 relativ zur Ausnehmung 5 andeutet, im
wesentlichen vollständig innerhalb der Projektion 51a
liegt. Soll dagegen gar kein Schweröl gefördert werden,
z. B. weil die angeschlossene Hubkolbenbrennkraftmaschine
abgeschaltet werden soll, so wird der Kolben 4 durch
Drehen um seine Längsachse A in Richtung des Pfeils C2
(Fig. 2a) in eine solche Winkelstellung gebracht, dass
der strichliert gezeichnete Kreis, welcher die Lage der
Einlassöffnung 21 relativ zur Ausnehmung 5 andeutet, im
wesentlichen vollständig ausserhalb der Projektion 51a
liegt. Somit bleibt die Einlassöffnung 21 auch dann
verschlossen, wenn sich der Kolben 4 im Bereich seines
ersten Umkehrpunkts befindet, und es kann kein Schweröl
in den Arbeitsraum 3 einströmen. Auf diese einfache
Weise, nämlich durch Drehen des Kolbens 4, lässt sich die
geförderte Schwerölmenge zwischen einem Minimal- und
einem Maximalwert regeln, wobei es wesentlich für die
Erfindung ist, dass die in den Arbeitsraum 3 gelangende
Schwerölmenge regelbar ist.Should now be a larger amount per work cycle
Heavy oil are promoted, e.g. B. because the connected
Reciprocating internal combustion engine should bring more power
(Load increase), the control rod 6 (Fig.
1) the
Die Fig. 2b-2d zeigen in analoger Darstellung zu Fig. 2a
die Projektionen 51b-51d für weitere Varianten der
Ausgestaltung der Ausnehmung 5. Die prinzipielle
Funktionsweise ist die gleiche wie im Zusammenhang mit
Fig. 2a erläutert, so dass die diesbezüglichen
Erläuterungen auch für die in den Fig. 2b-2d
dargestellten Varianten in sinngemäss gleicher Weise
Geltung haben.2b-2d show an analogous representation to FIG. 2a
the projections 51b-51d for further variants of the
Design of the
Bei den in Fig. 2b und 2c dargestellten Varianten ist die
senkrechte Projektion 51b bzw. 51c der Ausnehmung 5 auf
die erste Projektionsebene, welche parallel zur
Längsachse A des Kolbens 4 liegt, im wesentlichen ein
Dreieck. Fig. 2b zeigt eine Variante, bei der die
Projektion 51b der Ausnehmung 5 ein Dreieck ist, dessen
eine Seite in der Stirnfläche 49 des Kolbens 4 liegt.
Insbesondere ist dieses Dreieck rechtwinklig, wobei die
beiden Katheten mindestens so lang sind, dass die
Ausnehmung 5 die Einlassöffnung 21 zumindest für eine
Winkelstellung des Kolbens 4 im wesentlichen vollkomen
freigibt. Bei der in Fig. 2c dargestellten Variante der
Ausnehmung 5 ist die Projektion 51c ebenfalls im
wesentlichen ein Dreieck, wobei jedoch eine Seite des
Dreiecks durch die Stirnfläche 49 des Kolbens 4
abgeschnitten ist. Das Dreieck ist so bemessen, dass die
Ausnehmung 5 die Einlassöffnung 21 zumindest für eine
Winkelstellung des Kolbens 4 im wesentlichen vollkomen
freigibt. In the variants shown in Fig. 2b and 2c is the
Bei der in Fig. 2d dargestellten Variante ist die
senkrechte Projektion 51d der Ausnehmung 5 auf die erste
Projektionsebene, welche parallel zur Längsachse A des
Kolbens 4 liegt, im wesentlichen ein Viereck und
insbesondere ein Rechteck, wobei auch dieses Viereck so
bemessen ist, dass die Ausnehmung 5 die Einlassöffnung 21
zumindest für eine Winkelstellung des Kolbens 4 im
wesentlichen vollkomen freigibt.In the variant shown in Fig. 2d is the
Bezüglich der Ausgestaltung der Ausnehmung 5 in radialer
Richtung, d. h. in Richtung auf die Längsachse A des
Kolbens 4, sind mehrere Varianten möglich. Die Fig. 3a-3d
verdeutlichen einige Bespiele, wie die Ausnehmung 5 in
radialer Richtung ausgestaltet sein kann. Auch die Fig.
3a-3d zeigen senkrechte Projektionen für verschiedene
Ausgestaltungen der Ausnehmung 5, allerdings auf eine
zweite Projektionsebene, welche ebenfalls parallel zur
Längsachse A des Kolbens 4 liegt, allerdings senkrecht
auf der ersten Projektionsebene steht. Im wesentlichen
entspricht diese Projektionsdarstellung einer Ansicht auf
die Mantelfläche des Kolbens 4 aus einer Richtung, die
senkrecht zur Längsachse A des Kolbens 4 liegt. Bezüglich
der Darstellung in den Fig. 2a-2d ist die Blickrichtung
in den Fig. 3a-3d um 90° um die Längsachse A des Kolbens
4 gedreht. Die Bezugszeichen 52a-52d bezeichnen jeweils
die senkrechte Projektion auf diese zweite
Projektionseben. Zum besseren Verständnis ist in den Fig.
3a-3d jeweils auch ein Teil des Kolbens 4 und seine
Längsachse A eingezeichnet; das Pumpengehäuse 2 ist
angedeutet und die Einlassöffnung 21 dargestellt. Die
Fig. 3a-3d zeigen den Kolben 4 jeweils ungefähr in seinem
ersten Umkehrpunkt (maximales Volumen des Arbeitsraums
3).With regard to the design of the
Eine radiale Ausgestaltung der Ausnehmung 5, wie sie die
in Fig. 3a dargestellte Projektion 52a zeigt, ist
insbesondere für die in Fig. 2a dargestellte Variante der
Ausnehmung 5 geeignet, jedoch nicht darauf beschränkt.
Der in Umfangsrichtung V-förmige Teil 512a - in Fig. 3a
strichliert gezeichnet - verjüngt sich auch in radialer
Richtung, so dass er in der Darstellung gemäss Fig. 3a
als Dreieck erscheint. Die Nut 511a, die den V-förmigen
Teil 512a mit der Stirnfläche 49 des Kolbens 4 verbindet,
ist in dieser Projektion 52a viereckig.A radial configuration of the
Wie dies die Fig. 3b-3d zeigen, kann die Ausnehmung 5 in
radialer Richtung auch derart ausgestaltet sein, dass die
senkrechte Projektion 52b-52d auf die zweite
Projektionsebene im wesentlichen ein Viereck (Projektion
52b in Fig. 3b), ein Dreieck (Projektion 52c in Fig. 3c)
oder eine zumindest teilweise krummlinig begrenzte Fläche
(Projektion 52d in Fig. 3d), z. B. ein Kreissegment, ist.As shown in FIGS. 3b-3d, the
Weiterhin ist es möglich, die Ausnehmung 5 derart zu
gestalten, dass sich ihre radiale Tiefe T (Fig. 4a),
womit ihre Ausdehnung in Richtung auf die Längsachse A
des Kolbens 4 hin gemeint ist, in Richtung des Umfangs
des Kolbens 4 ändert. Dies bedeutet, dass sich bei einer
Drehung des Kolbens 4 um seine Längsachse A die radiale
Tiefe T des Teils der Ausnehmung ändert, welche der
Einlassöffnung 21 beim Einströmen des Schweröls
gegenüberliegt. Die Fig. 4a-4d illustrieren dies. Sie
zeigen jeweils eine Aufsicht auf die Stirnfläche 49 des
Kolbens 4 aus der Richtung seiner Längsachse A, so dass
jeweils eine Querschnittsfläche der Ausnehmung 5
senkrecht zur Längsachse A des Kolbens 4 sichtbar ist.
Die Querschnittsflächen der Ausnehmung 5 sind mit den
Bezugszeichen 53a-53d bezeichnet. Zudem sind in den Fig.
4a-4d jeweils zwei Ausnehmungen 5 dargestellt, um die
weiter vorne erläuterte bevorzugte Ausführungsform mit
mindestens zwei im wesentlichen gleichen Ausnehmungen 5
in der Mantelfläche des Kolbens 4, die diametral
gegenüberliegend angeordnet sind, zu verdeutlichen.It is also possible to close the
Gemäss den Darstellungen in Fig. 4a bzw. 4b weist die
Ausnehmung 5 jeweils eine Querschnittsfläche 53a bzw. 53b
senkrecht zur Längsachse A des Kolbens 4 auf, welche im
wesentlichen dreieckig ist, wobei jeweils eine Seite des
Dreiecks auf der Mantelfläche des Kolbens 4 liegt. Die
der Längsachse A des Kolbens 4 zugewandte Seite des
Dreiecks kann dabei entweder geradlinig sein, wie in Fig.
4a dargestellt, oder sie kann auch krummlinig sein, wie
in Fig. 4b gezeigt. Dann sind mindestens zwei Seiten der
im wesentlichen dreieckigen Querschnittsfläche 53b
krummlinig, so dass sich die Querschnittsfläche 53b an
den Umfang des Kolbens 4 anschmiegt.According to the representations in FIGS. 4a and 4b, the
Weiterhin ist es möglich, die Ausnehmung 5 so zu
gestalten (siehe Fig. 4c), dass eine Querschnittsfläche
53c der Ausnehmung 5 senkrecht zur Längsachse A des
Kolbens 4 im wesentlichen die Form eines Kreissegments
hat, dessen eine Begrenzungslinie auf der Mantelfläche
des Kolbens 4 liegt.It is also possible to close the
Fig. 4d zeigt noch eine weitere Möglichkeit, die
insbesondere auch in Verbindung mit der in Fig. 2a
dargestellten Projektion 51a kombinierbar ist. Hier liegt
die im wesentliche dreieckige Querschnittsfläche 53d
unterhalb der Zeichenebene (strichliert dargestellt) und
ist über eine Nut mit der Stirnfläche 49 des Kolbens 4
verbunden.Fig. 4d shows yet another possibility
in particular also in connection with that in FIG.
Allen in den Fig. 4a-4d dargestellten Querschnittsflächen
53a-53d ist gemeinsam, dass sich bei einer Drehung des
Kolbens 4 um seine Längsachse A die radiale Tiefe T der
Ausnehmung in dem der Einlassöffnung 21
gegenüberliegenden Bereich ändert. Bei der in Fig. 4b
dargestellten Querschnittsfläche nimmt beispielsweise die
radiale Tiefe T der Ausnehmung 5 in Richtung des Umfangs
des Kolbens ab. Die Änderung der radialen Tiefe T hat zur
Folge, dass je nach Winkelstellung des Kolbens 4 ein
radial mehr oder weniger tiefer Teil der Ausnehmung die
Einlassöffnung zumindest teilweise freigibt. Auch mittels
dieser Massnahme, nämlich der Änderung der radialen Tiefe
T der Ausnehmung in Umfangsrichtung, lässt sich durch
Drehen des Kolbens 4 um seine Längsachse A die in den
Arbeitsraum 3 gelangende Schwerölmenge in einfacher Weise
regeln.All cross-sectional areas shown in FIGS. 4a-
Bezüglich der dreidimensionalen Ausgestaltung der
Ausnehmung 5 stehen viele Möglichkeiten zur Verfügung,
die sich beispielsweise durch sinngemässes Kombinieren
von jeweils einer der in den Fig. 2a-2d dargestellten
Projektionen 51a-51d auf die erste Projektionsebene mit
jeweils einer der in den Fig. 3a-3d dargestellten
Projektionen 52a-52d auf die zweite Projektionsebene
sowie mit jeweils einer der in den Fig. 4a-4d
dargestellten Querschnittsflächen 53a-53d ergeben. So
lässt sich beispielsweise die Menge des pro Arbeitszyklus
in den Arbeitsraum gelangenden Schweröls entweder nur
über die Geometrie der Ausnehmung 5 in Umfangsrichtung
des Kolbens steuern (siehe Fig. 2a-2d), oder nur über
eine Variation der radialen Tiefe T der Ausnehmung 5
(siehe Fig. 4a-4d) oder aber auch über eine Kombination
aus der Geometrie in Umfangsrichtung mit einer Variation
der radialen Tiefe T.Regarding the three-dimensional design of the
Es versteht sich, dass die in den Fig. 2a-2d, 3a-3d und
4a-4d dargestellten Ecken oder Kanten der Ausnehmung 5,
wie beispielsweise die Spitze des V-förmigen Teils 512a
(Fig. 2a) auch leicht abgerundet sein können, was
insbesondere aus herstellungstechnischen Gründen
vorteilhaft sein kann. It is understood that the in Figs. 2a-2d, 3a-3d and
4a-4d illustrated corners or edges of the
Die zahlreichen Möglichkeiten bezüglich der Ausgestaltung
der Ausnehmung 5 sind besonders vorteilhaft, weil sie es
erlauben, verschiedene funktionale Zusammenhänge zwischen
der Drehung des Kolbens 4, die gemäss Fig. 1 durch die
Verschiebung der Regelstange 6 (Doppelpfeil B) festgelegt
ist, und der in den Arbeitsraum 3 gelangenden
Schwerölmenge zu realisieren. So kann die Ausnehmung 5 z.
B. so gestaltet sein, dass sich die in den Arbeitsraum 3
gelangende Schwerölmenge im wesentlichen linear mit der
Verschiebung der Regelstange 6 ändert. Hat die Ausnehmung
5 beispielsweise eine solche Form, dass ihre Projektionen
den Darstellungen in Fig. 2a und Fig. 3a entsprechen und
ihre Querschnittsfläche der Darstellung in Fig. 4d, so
hängt die Mengenänderung des in den Arbeitsraum 3
gelangenden Schweröls ungefähr quadratisch von der
Verschiebung der Regelstange 6 ab. Über die Geometrie der
Ausnehmung 5 lassen sich zahlreiche solcher funktionalen
Zusammenhänge realisieren, so dass die erfindungsgemässe
Kolbenpumpvorrichtung bezüglich der gewünschten
Regelcharakteristik (Zusammenhang zwischen Verschiebung
der Regelstange 6 und Änderung der Flüssigkeitsmenge)
sehr flexibel ist und an die Bedürfnisse zahlreicher
unterschiedlicher Anwendungen, z. B. für
Generatorbetrieb, Propellerantrieb oder Fahrzeugantrieb
angepasst werden kann.The numerous options regarding the design
the
Besonders vorteilhaft ist der hohe Wirkungsgrad der
erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung. Der
Wirkungsgrad ist das Verhältnis aus Nutzleistung zur
aufgewandten Leistung. Bei der erfindungsgemässen
Kolbenpumpvorrichtung ist ein hochdruckseitiges
Zurückströmen der Flüssigkeit nicht vonnöten, weil immer
nur soviel Flüssigkeit in den Arbeitsraum 3 eingebracht
wird, wie auch wirklich gefördert werden muss, d. h. die
pro Arbeitszyklus in den Arbeitsraum 3 gelangende
Flüssigkeitsmenge ist variabel bzw. regelbar. Hierdurch
wird weitestgehend vermieden, dass nicht zu fördernde
Flüssigkeit bewegt und/oder unter Druck gesetzt wird. Die
Energie, die für solche Prozesse eingesetzt werden
müsste, kann somit gespart werden, wodurch sich die
Wirtschaftlichkeit erhöht und die Betriebskosten gesenkt
werden.The high efficiency of the is particularly advantageous
Piston pumping device according to the invention. Of the
Efficiency is the ratio of useful power to
performance spent. In the case of the
Piston pumping device is a high pressure side
Backflow of the liquid is not necessary, because always
only so much liquid introduced into the
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung liegt darin, dass die Dichtfläche zwischen der Kolbenwand und der Einlassöffnung 21 grösser ist als beispielsweise bei bekannten Pumpen, die mit Schrägkantenregelung arbeiten. Daraus resultiert eine deutlich kleinere Leckrate, was den Wirkungsgrad ebenfalls positiv beeinflusst und zu einer effizienten Energienutzung beiträgt.Another advantage of the invention Piston pumping device is that the sealing surface between the piston wall and the inlet opening 21 larger is than, for example, in known pumps, which Bevel edge control work. This results in one significantly smaller leak rate, which is the efficiency also positively influenced and an efficient Energy use contributes.
Das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen
Kolbenpumpvorrichtung kann auch so ausgestaltet sein,
dass die Ausnehmung 5, bzw. falls mehrere Ausnehmungen 5
am Kolben 4 vorgesehen sind, mindestens eine dieser
Ausnehmungen mit mehr als einer Einlassöffnung 21 im
Pumpengehäuse zur Regelung der in den Arbeitsraum 3
gelangenden Flüssigkeitsmenge zusammenwirken.The first embodiment of the invention
Piston pumping device can also be designed
that the
Die im wesentlichen kreisförmige Darstellung der
Einlassöffnung 21 in der Zeichnung hat natürlich nur
beispielhaften Charakter und kann durchaus andere
Ausgestaltungen aufweisen. So kann es z. B. zur
Realisierung einer gewünschten Regelcharakteristik
vorteilhaft sein, die Einlassöffnung 21 bzw. die
Einlassöffnungen beispielsweise spaltförmig oder oval
auszugestalten.The essentially circular representation of the
Of course, inlet opening 21 in the drawing only has
exemplary character and may well be others
Have configurations. So it can e.g. B. for
Realization of a desired control characteristic
be advantageous, the
Es versteht sich, dass bei dem vorne beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiel natürlich auch noch eine
Führungsbuchse zwischen der äusseren Wand des Kolbens 4
und dem Pumpengehäuse vorgesehen sein kann, welche
zumindest eine Durchtrittsöffnung für die zu fördernde
Flüssigkeit aufweist. Die Regelung der Flüssigkeitsmenge
erfolgt dann in sinngemäss gleicher Weise wie vorne
beschrieben, z. B. indem die Ausnehmung 5 einen grösseren
oder kleineren Teil der Durchtrittsöffnung freigibt, wenn
sich der Kolben 4 im Bereich seines ersten Umkehrpunktes
befindet.It is understood that the first described above
Embodiment of course also one
Guide bushing between the outer wall of the
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung, dessen
wesentlichen Teile Fig. 5 in einer schematischen
Längsschnitt-Darstellung zeigt, ist im Innenraum des
Pumpengehäuses 2 eine Führungsbuchse 8 zum Führen des
Kolbens 4 vorgesehen, welche zumindest eine
Durchtrittöffnung 81 für die zu fördernde Flüssigkeit
aufweist. Ferner ist eine Steuereinrichtung 9 vorgesehen,
um die Lage der Führungsbuchse 8 relativ zum
Pumpengehäuse 2 zu verändern. Wie bereits vorne im
Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
erläutert, ist es auch bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel aus Gründen einer symmetrischen
Druckverteilung bevorzugt, wenn mindestens zwei
Durchtrittsöffnungen 81 in der Führungsbuchse 8
vorgesehen sind, die gleichmässig über den Umfang der
Führungsbuchse 8 verteilt sind. In Fig. 5 ist der Antrieb
für die Kompressions- bzw. Expansionsbewegung des Kolbens
4 nicht eingezeichnet. Er kann in gleicher, an sich
bekannter Weise wie vorne beschrieben realisiert sein.In a second embodiment of the
Piston pumping device according to the invention, the
essential parts Fig. 5 in a schematic
Longitudinal representation shows is in the interior of the
Bei dem in Fig 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel
ist der Kolben 4 im wesentlichen glattwandig ausgestaltet
und nicht um seine Längsachse A drehbar. Die Regelung der
in den Arbeitsraum gelangenden Flüssigkeitsmenge erfolgt,
indem die Führungsbuchse 8 mittels der Steuereinrichtung
9 in Richtung der Längsachse 4 des Kolbens bewegt wird,
wie dies der mit dem Bezugszeichen D versehene
Doppelpfeil andeutet. Diese Bewegung kann beispielsweise
mittels eines Übertragungsgestänges realisiert werden.
Durch diese Massnahme geben die Durchtrittsöffnungen 81
einen mehr oder weniger grossen Teil der Einlassöffnungen
21 frei, wenn sich der Kolben 4 im Bereich seines ersten
Umkehrpunkts befindet. Fig. 5 zeigt den Kolben 4 ungefähr
in seinem ersten Umkehrpunkt. Bei der dargestellten Lage
der Führungsbuchse 8 gelangt eine mittlere Menge an
Flüssigkeit in den Arbeitsraum 3. Soll die in den
Arbeitsraum gelangende Flüssigkeitsmenge erhöht werden,
so wird die Führungsbuchse 8 gemäss der Darstellung in
Fig. 5 nach oben bewegt, soll die Menge dagegen reduziert
werden, wird die Führungsbuchse nach unten bewegt. Bei
maximaler Flüssigkeitsmenge hat die Führungsbuchse 8 eine
solche Position, dass die Durchtrittsöffnungen 81 die
Einlassöffnungen 21 im wesentlichen ganz freigeben, wenn
sich der Kolben im Bereich seines ersten Umkehrpunkts
befindet. Soll keine Flüssigkeit gefördert werden, so
wird die Führungsbuchse soweit nach unten (gemäss der
Darstellung in Fig. 5) bewegt, dass sie die
Einlassöffnungen im wesentlichen vollständig
verschliesst. Auch auf diese Art lässt sich die Menge der
in den Arbeitsraum gelangenden Flüssigkeitsmenge auf
einfache Weise regulieren.In the second embodiment shown in FIG. 5
the
Eine Variante dieses zweiten Ausführungsbeispiels besteht
darin, dass die Führungsbuchse 8 nicht in Richtung der
Längsachse A des Kolbens bewegbar ist, sondern um die
Längsachse A des Kolbens 4 drehbar ist. Die
Steuereinrichtung 9 kann dann in ähnlicherweise
ausgestaltet sein, wie die Regeleinrichtung zum Drehen
des Kolbens 4 bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei
dieser Variante ist es auch möglich, eine gewünschte
Regelcharakteristik über die Geometrie der
Durchtrittsöffnungen 81 zu realisieren, d. h. die
Durchtrittsöffnungen 81 können in sinngemäss äquivalenter
Weise ausgestaltet sein, wie dies im Zusammenhang mit dem
ersten Ausführungsbeispiel für die Ausnehmung 5 in der
Mantelfläche des Kolbens 4 erläutert wurde.There is a variant of this second embodiment
in that the
Weiterhin besteht die Möglichkeit, auch bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel Ausnehmungen in der Mantelfläche des
Kolbens 4 vorzusehen, um die in den Arbeitsraum 3
gelangende Flüssigkeitsmenge über das Zusammenwirken der
Durchtrittsöffnungen 81 in der Führungsbuchse 8 mit
solchen Ausnehmungen zu regeln.There is also the possibility of the second
Embodiment recesses in the lateral surface of the
Provide
Die erfindungsgemässe Kolbenpumpvorrichtung eignet sich insbesondere als Einspritzpumpe für Einspritzanlagen von Hubkolbenbrennkraftmaschinen, speziell solchen die nach dem Diesel-Prinzip arbeiten und Schweröl als Brennstoff verwenden. Solche Maschinen finden z. B. als Schiffsmotoren Verwendung. Mit der erfindungsgemässen Kolbenpumpvorrichtung lässt sich der hochdruckseitig benötigte Druck in dem Schweröl, von etwa 1000-2000 bar problemlos erzeugen. Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads ermöglicht die erfindungsgemässe Kolbenpumpvorrichtung eine effiziente Nutzung der Energie und leistet somit einen deutlichen Beitrag zu einem wirtschaftlichen und kostengünstigen Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine.The piston pump device according to the invention is suitable especially as an injection pump for injection systems from Reciprocating internal combustion engines, especially those after work on the diesel principle and heavy oil as fuel use. Such machines find z. B. as Marine engines use. With the inventive Piston pumping device can be the high pressure side required pressure in the heavy oil, from about 1000-2000 bar create easily. Because of their high efficiency enables the piston pump device according to the invention an efficient use of energy and thus achieves make a significant contribution to an economic and inexpensive operation of the reciprocating piston internal combustion engine.
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