Pierwszenstwo: 25.IV.1964 Wielka Brytania Opublikowano: 31.X.1968 56292 l,6L,k3/CHf KI 4G c8,103 MKP F02ft)fóM "•'i-NM" Wspóltwórcy wynalazku: Ernest Ralph Groschel, Harry Watson Wlasciciel patentu: Ruston & Hornsby Limited, Waterside, South, Lin¬ coln (Wielka Brytania) Pompa wtryskowa paliwa do wysokopreznych silników spalino¬ wych Wynalazek niniejszy dotyczy wtryskowych pomp paliwowych do silników wysokopreznych lub sil¬ ników spalinowych z doladowaniem, a szczególnie pompowych zaworów tlocznych i pompowych za¬ worów odciazajacych.Pod koniec dostarczania paliwa z pompy do wtryskiwacza pozadane jest szybkie zmniejszenie cisnienia paliwa, zatrzymanego pomiedzy zaworem tlocznym pompy i wtryskiwaczem, aby ulatwic szybkie zamkniecie wtryskiwacza za pomoca igli¬ cy i zapobiec tworzeniu sie fal cisnienia, które moglyby spowodowac wtórny wtrysk do wewnatrz cylindra. Znanych jest wiele róznych zaworów, majacych sprostac takiemu wlasnie zadaniu, jed¬ nakze nie spelniaja one wszystkich zadanych od nich wymogów.Urzadzenie to winno tlumic wtórny wtrysk pa¬ liwa odpowiednio do obciazenia silnika i zakresu predkosci, sprostac zmiennym wymogom przeply¬ wu, szybko reagowac, odciazac wieksze ilosci przy wysokim cisnieniu a mniejsze ilosci przy nizszym cisnieniu, aby uzyskac zasadniczo stale cisnienie szczatkowe. To gwarantuje, ze nie tworza sie zad¬ ne puste przestrzenie w paliwie- przy malych ob¬ ciazeniach eksploatacyjnych i w ten sposób zapo¬ biega erozji kawitacyjnej w rurach i kanalach; po¬ siadac prosta i tania konstrukcje, umozliwiac lat¬ wa obsluge, dac sie usuwac i przemieszczac jako podzespól. 20 25 30 Przy zastosowaniu niniejszego wynalazku, któ¬ rego glówne cechy znamienne zostaly ujete w za¬ strzezeniach, stalo sie to mozliwe osiagnac wlasci¬ wie wszystkie te wymogi.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na zalaczonych rysunkach, na których fig. 1 przedstawia w przekroju zawór tloczny i odciazajacy wedlug wynalazku wraz z fragmentem znanej pompy paliwowej silnika wy¬ sokopreznego z zaplonem samoczynnym, fig. 2 i fig. 3 — kolejne odmiany urzadzenia wedlug fig. 1.Pompa 1 dostarcza sprezone paliwo poprzez przewód 2 do zaworu 3, najlepiej typu talerzowe¬ go przezwyciezajac opór sprezynki 4, z którego to miejsca dawka paliwowa przedostaje sie przy uzy¬ ciu zwyklych srodków do wtryskiwacza (nie poka¬ zanego na rysunku).Wznios zaworu tlocznego 3 jest ograniczony przez nastawne urzadzenie sterujace, którym moze byc nakretka 5 z przeciwnakretka 8, wkreconymi na nagwintowana czesc trzonu 6 zaworu odciazaja¬ cego, najkorzystniej zaworu grzybkowego 7, maja¬ cego gniazdo i pole przeplywu o mniejszych wy¬ miarach niz zawór tloczny 3. Trzon 6 dziala jako prowadnica w stosunku do zaworu tlocznego 3.Jeden koniec sprezyny 4 naciska na nakretke 5, a drugi koniec naciska na grzybek zaworu. Nalezy zaznaczyc, ze wznios jest taki sam dla obu zawo¬ rów, bedac, jak to wskazuje wymiar 10, dopusz- 56 29256 2 3 czalnym luzem pomiedzy zaworem 3 a nakretka 5, i ze kazde nastawienie nakretki 5 i jej przeciwna- kretki 8 wywiera równomierny wplyw na oba za¬ wory.Wznios jest bardzo maly umozliwiajac szybkie 5 otwieranie, jest to jeden z czynników w wyzna¬ czaniu wielkosci cisnienia szczatkowego, które na¬ lezy utrzymac w urzadzeniu pomiedzy zaworem tlocznym a wtryskiwaczem. Drugim czynnikiem jest sila sprezyny 4, która jest równiez wspólna 10 $la obrclwóch zaworów.Kanaly przeplywowe powrotne 9 omijaja zawór tloczny i prowadza do pierscienia wokól trzonu za¬ woru odciazajacego 7. Gdy zawór 7 jest otwarty, przyplyw powrotny przechodzi do szczeliny prze- 15 lewowej (nie pokazanej na rysunku) pompy 1.Nalezy zauwazyc, ze gniazdo zaworu odciazaja¬ cego 7 jest czescia glównego korpusu zaworu i ze dlatego jest ono stosunkowo sztywne; jak równiez to, ze gniazdo dla zaworu tlocznego 3 jest podob- 20 nie czescia glównego korpusu. Z takiego rozwia¬ zania wynikaja korzysci omówione ponizej. W po¬ kazanym tu szczególnym rozwiazaniu caly zespól zaworowy jest osadzony na pojedynczym bloku, który moze byc sztywno zamocowany do pompy, 25 a zawory moga byc bez trudu nastawiane uprzed¬ nio jako agregat.Opiszemy teraz cykl pracy: obydwa zawory sa zamkniete sprezyna 4. Dawka paliwa z pompy 1 podnosi zawór tloczny 3 w sposób uprzednio opi- 30 sany, zawór 7 pozostaje utrzymywany w swym gniezdzie zarówno przez cisnienie sprezyny, jak przez cisnienie korpusu zaworu 3 na nakretke 5.Podczas przelewu w pompie zawór tloczny 3 za¬ myka sie szybko pod wplywem sprezyny 4 i pod 35 wplywem wysokiego cisnienia od strony wtryski- wacza; bardzo maly wznios zaworu przyczynia sie równiez do szybkosci zamkniecia. Zawór odciaza¬ jacy 7 otworzy sie prawie natychmiast po zam¬ knieciu zaworu 3, przezwyciezajac sile sprezyny 4 40 i zmniejszajac cisnienie po stronie wtryskiwacza przez kanal 9; przeplyw przedostaje sie przez gniazdo zaworu 7 do szczeliny przelewowej pom¬ py 1.Odciazanie cisnienia bedzie trwalo, dopóki sila 45 sprezyny nie przezwyciezy cisnienia paliwa w sy¬ stemie po stronie wtryskiwacza i dopóki nie zam¬ knie sie zawór 7, pozostawiajac w systemie uprzed¬ nio ustalone szczatkowe cisnienie po stronie wtry- skiwacza. 50 Urzadzenie pokazane na rysunku 1 posiada po¬ sród swych cech znamiennych równiez to, ze zawór tloczny jest ksztaltu talerzowego i ze zawór odcia¬ zajacy posiada gniazdo stozkowe, oraz trzon wspól- srodkowy z zaworem tlocznym o ksztalcie talerzo- 55 wym i sluzacy dzieki temu jako prowadnica. Oby¬ dwa zawory posiadaja wspólna sprezyne oraz wspólna wielltopc wzniosy, Z przestudiowania fej postaci wynalazku wyni¬ ka, ze ostatnio wymieniona wlasciwosc stawia kon- M struktorowi pewne ograniczenia i ze, jesli sila spre¬ zyny jest prawidlowa i wznios jest prawidlowy w odniesieniu do zaworu odciazajacego, wtedy sila sprezyny w pewnych przypadkach moze byc zbyt duza, a wznios zbyt maly w odniesieniu do za- w 4 woru tlocznego. Ta niedogodnosc moze powodowac nadmierny spadek cisnienia w poprzek gniazda zaworu tlocznego i w tym samym czasie moze po¬ wodowac uzyskanie w przestrzeni pompy cisnie¬ nia wyzszego niz w rurce paliwowej.Z drugiej strony, jesli konstruktor mierzy pra¬ widlowosc sily sprezyny i wzniosu (skoku) w od¬ niesieniu do zaworu tlocznego, wybierajac slabsza sprezyne i wiekszy wznios (skok) zaworu, wtedy moze wystapic nadmierne odciazenie z jego towa¬ rzyszacymi szkodliwymi objawami tworzenia sie pustych przestrzeni i straty (ubytku) mocy pom¬ py. Stosownie do powyzszego, urzadzenia pokazane na fig. 2 i 3 sa odpowiednio ulepszone celem unik¬ niecia wyzej wymienionych ograniczen konstruk¬ cyjnych, a zachowujac jednoczesnie zalety rozwia¬ zania przedstawionego na fig. 1.Na fig. 2 czesci oznaczone liczbami 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9 spelniaja te same funkcje co odpowiadajace czesci na fig. 1.Przechodzac do porównania konstrukcji przedsta¬ wionych na fig. 2 i na fig. 1, widzimy, ze, jak poprzednio, obydwa zawory, zawór tloczny i zawór odciazajacy, posiadaja wspólna sprezyne 4 w oby¬ dwóch rozwiazaniach. Z drugiej strony, glówna róz¬ nica pomiedzy fig. 1 a fig. 2 jest to, ze podczas gdy na fig. 1 istnieje wspólny wznios zaworu 10, na fig. 2 wznios zaworu tlocznego 11 jest okres¬ lony luzem pomiedzy czesciami 3 a 5 jak poprzed¬ nio, natomiast wznios zaworu odciazajacego 12 jest okreslony pomiedzy zaworem 7 a czescia stala 13.W ten sposób wznios zaworu odciazajacego jest maly, gdy jednoczesnie wznios zaworu tlocznego jest duzy.Fig. 3 pokazuje rozwiazanie wynalazku, w któ¬ rym wzniosy zaworowe sa nie tylko odmienne od przedstawionych na fig. 2, ale kazdy z zaworów posiada swoja wlasna sprezyne. Chociaz oczywis¬ cie, istnieja podobienstwa pomiedzy konstrukcja na fig. 3 a konstrukcjami na fig. 1 i 2, udogodnienia plynace z identycznosci omawianych szczególów maja zastosowanie jedynie do czesci 3, 5, 6 i 8.Na fig. 3 przeplyw po stronie tlocznej przebie¬ ga przez kanal 14, 15 i poza zawór tloczny 16 az do strefy górnej, jak wskazuje strzalka 17. Ten za¬ wór tloczny 16 posiada swoja indywidualna sprezy¬ ne 18, natomiast przeplyw po stronie odciazajacej przebiega w dól, jak wskazuje strzalka 19, poprzez kanaly 20 i 21 poza zawór odciazajacy 22 i z po¬ wrotem przez kanal 14. Zawór odciazajacy 22 po¬ siada swoja indywidualna sprezyne 23.W ten sposób konstrukcja (pokazana na fig. 3 rózni sie od tejze na fig 1 (lecz jest podobna tej z fig. 2) tym, ze na fig. 3 zawór tloczny 16 posia¬ da swój indywidualny wznios 24, a zawór odciaza¬ jacy 22 posiada swój wznios 25 okreslony czescia stala 26, oraz rózni sie od konstrukcji pokazanych zarówno na fig. 1 jak i 2 równiez tym, ze kazdy zawór 16 i 22 posiada swoja wlasna sprezyne 18 i 23. W ten sposób konstruktor bedzie mógl umies¬ cic slaba sprezyne dla zaworu tlocznego a silna sprezyne dla zaworu odciazajacego, majac pelna swobode wyboru.W ten sposób staje sie widoczne, ze we wszyst¬ kich trzech rozwiazaniach wynalazku, zawór od-5 ciazajacy jest osadzony w czesci stalej zespolu i posiada trzon 6, po którym slizga sie czesc 3, która stanowi czlon zamykajacy zaworu tlocznego.Równiez nalezy zaznaczyc, ze wspólnym dla wszystkich trzech rozwiazan, jest to, ze gniazdo dla obydwu zaworów znajduje sie w stalej czesci zespolu, chociaz projekt we wszystkich przypad¬ kach pokazuje jeden zawór w obrebie drugiego w takim sensie, ze jeden czlon zamykajacy slizga sie po trzonie drugiego czlonu zamykajacego, to jednak nie stosuje sie tutaj, jak w znanych urza¬ dzeniach, prostego sposobu polegajacego na tym, ze jedno gniazdo jest umieszczone na drugim, spo¬ sobu, którego niedogodnosci ujawniaja sie tym, ze gdy jeden zawór powraca szybko do swego gniaz¬ da, moze to oddzialac na drugi zawór w sposób dynamiczny do tego stopnia, ze ulegnie on czes¬ ciowemu otwarciu. Natomiast we wszystkich trzech rozwiazaniach zawory sa typu odcinajacego w spo¬ sób niezawodny, niepodatnego na przeciekanie, a ponadto posiadaja one swoje gniazda umieszczone w tej samej wspólnej, stalej czesci.W opisie fig. 1 wyjasniono, ze wznios jest na¬ stawny i wspólny dla obydwu zaworów, podobna moznosc nastawiania elementu 5 ujawnia sie na fig. 2 i 3. W urzadzeniach tych mozna równiez z latwoscia wprowadzic nastawialnosc wzniosu dla zaworu odciazajacego — elementy 13 i 26 opisane jako czesci stale, bedace w formie wkrecanych korków, albo w inny sposób nastawnie zamocowa¬ nych w obudowe zaworu.Rozwiazanie wynalazku pokazane na fig. 2 i 3 pokazuja te ciekawa i cenna osobliwosc w odnie- nieniu do ograniczników wzniosu, ze gwaltowne uderzenie jednego zaworu o swój ogranicznik nie bedzie powodowac otwierania sie drugiego zaworu.I rzeczywiscie w przypadku rozwiazania pierwsze- 292 6 go, jak równiez pozostalych, jesli zawór uderzy gwaltownie o swój ogranicznik, to jedynym efek¬ tem moze byc tylko jeszcze lepsze docisniecie za¬ woru odciazajacego do swego gniazda. 5 PL