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Einrichtung zur Regelung der Liefermenge von Pumpen, insbesondere Einspritzpumpen für Brenn-
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Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Regelung der Liefermenge von Pumpen mit hin und her gehender Arbeitsbewegung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit. Insbesondere, wenn auch nicht ausschliesslich, bezieht sich die Erfindung auf die Regelung der Liefermenge von Einspritzpumpen für Brennkraftmaschinen in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der betreffenden Brennkraftmaschine.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht in der Anwendung einer in ein Flüssigkeitsbad eingetauchten Fläche (Scheibe od. dgl. ), die an sich das Bestreben hat, sieh zugleich mit dem Kolben der Pumpe zu bewegen. Sobald die Geschwindigkeit, die die genannte Fläche während einer bestimmten Periode des Arbeitsspiels des Kolbens erfährt, einen gewissen Wert überschreitet, betätigt diese Fläche während der Förderperiode der Pumpe eine Auslassöffnung, so dass die Förderung der Pumpe angehalten wird. Dies geschieht im Verlauf des Arbeitsspiels der Pumpe um so früher, je grösser die Geschwindigkeit ist.
Abgesehen von dem genannten Haupterfindungsgedanken bezieht sich die Erfindung auf eine Reihe von besonderen Einrichtungen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, u. zw. stellt die Zeichnung im lotrechten Axialschnitt eine Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine dar.
Durch die Regelung der Liefermenge der Einspritzpumpe der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit wird erreicht, dass die Geschwindigkeit einen bestimmten, noch als zulässig erachteten Wert nicht überschreiten kann.
In der Zeichnung ist mit a das Gehäuse bezeichnet, das eine dichte Kammer darstellt, welche mit dem Brennstoffspeisebehälter in Verbindung steht. In dieser Kammer ist die ganze, nachstehend beschriebene Einrichtung eingeschlossen. Im Innern der Kammer befindet sieh der Pumpenkörper, welcher lotrecht angeordnet ist, derart, dass die Förderung bei einer Kolbenbewegung von unten nach oben stattfindet. Der Pumpenkörper b kann in üblicher Weise ausgebildet sein. Er ist dementsprechend mit einer Einlassöffnung c versehen, welche in der Kammer a mündet. Die Einlassöffnung c wird zu Beginn des Hoehsteigens des Kolbens durch diesen abgeschlossen, worauf dann die Förderung der Brennstoffmenge beginnt. Mit dem Pumpenkörper arbeitet der Kolben cl zusammen, dessen wirksame Arbeitsfläche eine beliebige, beispielsweise ebene Form haben kann.
Der Kolben ist an dem seinen Kopf entgegengesetzten Ende mit einer Verlängerung e versehen, die beispielsweise zylindrisch ist und koaxial zu dem Kolbenkörper verläuft. Diese Verlängerung befindet sich während des Arbeitens der Pumpe stets ausserhalb des Pumpenkörpers b.
Über die Verlängerung e ist eine Hülse/geschoben, deren Inneres zu diesem Zweck durchbohrt ist. Die Bohrung entspricht genau dem Durchmesser der Verlängerung e derart, dass sie sich längs der Verlängerung mit sanfter Reibung und dicht anschliessend bewegen kann.
Um den Kolben d mit seinem Betätigungsorgan, beispielsweise einer Nockenscheibe g, in Berührung zu halten, ist beispielsweise eine Schraubenfeder h vorgesehen, die sieh mit ihrem oberen Ende gegen das Gehäuse a legt, während ihr unteres Ende auf einem Teller/ aufruht. Dieser Teller umgibt den Kolben d und ist mit ihm an seinem Fusse, d. h. also an der Ansatzstelle der Verlängerung e, verbunden.
Er kann sieh dort auch gegen eine Schulter i legen.
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Durch den Kolbenkoiper ist ein Kanal j hindurchgeführt, dessen eines Ende auf der Arbeitsfläche des Kolbens mündet, während sein anderes Ende in einer Öffnung k mündet, die auf der Wandung der mit der Hülse f zusammenarbeitenden Verlängerung e angeordnet ist. Die Lage, welche dieser letztgenannten Wandung zu geben ist, wird weiter unten näher erläutert.
Erfindungsgemäss ist eine Fläche vorgesehen, die das Bestreben hat, sieh zugleich mit dem Pumpenkolben zu bewegen. Diese Fläche ist mit der Hülse/verbunden. Unter der Wirkung der hydraulischen Bremsung, welcher die Fläche von seiten des das Gehäuse a anfüllenden und die Fläche umspülenden Brennstoffs ausgesetzt ist, bewirkt diese Fläche eine Verschiebung der Hülse/gegenüber der Verlängerung P des Kolbens, sobald die Geschwindigkeit des Kolbens während einer bestimmten Periode seines Arbeitsspiels einen gewissen Wert überschreitet. Diese Verschiebung bewirkt die Freigabe der Öffnung k, die dann als Auslassöffnung wirkt, so dass die Förderung der Pumpe unterbrochen wird.
Dies geschieht im Verlauf des Arbeitsspiels der Pumpe um-so früher, je grosser die Geschwindigkeit ist.
Je nach der Art der Bewegung, die dem Kolben d der Pumpe erteilt wird, hat man zu wählen, ob die Periode, während der die Geschwindigkeit einen Regelungsvorgang hervorruft, innerhalb des aufsteigenden Kolbenhubes (Förderperiode) oder innerhalb des absteigenden Hubes (Saugperiode) stattfinden soll. Theoretisch ist es für die Genauigkeit der Regelung zweckmässig, diejenige Periode zu wählen. während der die Geschwindigkeiten des Kolbens die grösseren sind. Wenn auch die Mehrzahl der Antriebs-
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der Kolben sich abwärts bewegt.
In der folgenden Beschreibung ist vorausgesetzt, dass eine Regelungsvorrichtung verwendet wird, welche die beim aufwärts gerichteten Hube des Kolbens auftretenden Geschwindigkeiten ausnutzt. Zur Betätigung des Kolbens kann eine sich drehende Nockenscheibe mit beliebig gewähltem Profil oder auch ein Sehwingnocken Verwendung finden, dessen Betätigung während der Förderperiode rasch genug erfolgt. Die Hülse/ist mit einer Fläche j1 versehen, die quer zur Achse der Hülse angeordnet ist. Die
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Bremse, durch welche ein Stoss vermieden wird.
Die Wände der Kammer a, in welcher sich die Scheibe/1 bewegt, sind derart ausgebildet, dass
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zu legen, u. zw. solange der Kolben d sich in dem Pumpenkörper an seinem Platz befindet, während sich die Hülse/auf der Verlängerung e an ihrem Platz befindet. Hiebei legt sich die Schraubenfeder l mit ihrem unteren Ende gegen das Gehäuse a und mit ihrem oberen Ende gegen die Fläche f1, Besser ist es jedoch, wenn sich das untere Ende der Feder ! nicht unmittelbar gegen das Gehäuse a legt, sondern wenn zur Aufnahme des Federdruckes eine Auflagerfläche in angeordnet ist, die in der Höhe einstellbar ist, um den Druck der Feder l zu regeln. Zu diesem Zweck erhält die Auflagerfläche m die Form eines Kolbens, der in lotrechter Richtung in dem Gehäuse a verstellbar ist.
Zur Herbeiführung der Gleitbewegungen dieses Kolbens ist ein Ritzel n vorgesehen, dessen Achse durch die Wandung des Gehäuses hindurchgeführt ist und welches mit einer Zahnstange in Eingriff steht, die in die Wandung m'der Auflagerfläche m eingeschnitten ist. Die Achse des Ritzels n trägt einen Betätigungshebel, der in beliebig vielen Lagen feststellbar sein kann.
Zweckmässigerweise wird für eine Regelung des Durchtrittsquerschnittes gesorgt, welcher der Flüssigkeit zwischen der oberhalb der Fläche il liegenden und der unteren Kammer geboten wird. Diese Mittel können in einer Einrichtung bestehen, durch die der Zwischenraum zwischen dem Rande/2 und den benachbarten Gehäusewandungen verändert wird. Zweckmässigerwelse wird ein Nebenweg o vorgesehen, der beispielsweise durch eine beliebig einstellbare Nadel o1 mehr oder weniger vollständig geschlossen werden kann.
Weiterhin ist es zweckmässig, zwischen der oberen und unteren Kammer eine Einrichtung vorzusehen, welche das Strömen der Flüssigkeit nach der oberen Kammer, wenn sich also die Fläche j1 abwärts bewegt, erleichtert. Diese Einrichtung kann in einem Nebenweg p bestehen, der mit einem Ventil pl versehen ist, das das Strömen der Flüssigkeit nach der unteren Kammer verhindert oder zum mindesten verlangsamt. Dieser Nebenweg p kann auch mit dem Nebenweg o kombiniert werden. indem
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man beispielsweise die Nadel o1 durch Mittel ersetzt, welche die vollkommene Schliessung des Ventil- körpers p1 mehr oder weniger hindern.
Die Lage der Öffnung k ergibt sich aus folgendem : Die Kompression der Feder/. die Grösse der Fläche il sowie die verschiedenen Durchtrittsquerschnitte für die Flüssigkeit sind derart zu wählen, dass die Flüssigkeit bei einer mit Bezug auf die Höchstgeschwindigkeit der Maschine sehr geringen Geschwindigkeit der Pumpe, beispielsweise bei der halben Mindestgeschwindigkeit, leicht von der oberen zur unteren Kammer strömen kann und die Hülse hiebei ständig in Berührung mit ihrem oberen Anschlag bleibt. Wenn nun die Geschwindigkeit der Maschine progressiv wächst, wachsen dementsprechend auch die jeweiligen Geschwindigkeiten des Kolbens in den verschiedenen Augenblicken des Förderhubes.
Hiebei wird ein Augenblick erreicht, von dem ab die auf die Fläche f1 wirkenden hydraulische Bremsung die Hülse I während des Aufstiegs des Kolbens veranlasst, sich von der Schulter i abzulösen und sich
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geschwindigkeit der Maschine. Auf Grund dieser Überlegungen und gegebenenfalls unter Verwendung von Versuchen lässt sich ohne weiteres der Ort bestimmen, an dem die Öffnung k liegen muss, damit diese Öffnung, wenn die Maschine durchgehen will, früh genug von der Wand der Bohrung der Hülse f freigegeben wird. Wenn dies geschieht, entweicht der unter dem Druck des Kolbens stehende Brennstoff durch diese Öffnung, und die Förderung der Pumpe wird unterbrochen, so dass sich die Maschine infolge der Verringerung der Einspritzmenge verlangsamt.
Die Unterbrechung der Einspritzung infolge der Freigabe der Öffnung k geschieht um so später, je stärker die Feder l zusammengedrückt ist und je grösser der von der Nadel 01 freigegebene Querschnitt der Leitung o ist. Man kann also mittels der Einrichtung, welche ein Ansteigen oder Herabsinken der Auflagerfläche m bewirkt, und auch mit der Nadel 01 die Höchstgeschwindigkeit der Maschine ändern.
Zweekmässigerweise ist noch ein Anschlag vorgesehen, welcher die Hülse f beim Aufwärtssteigen des Kolbens in einer Maximalhöhe anhält, so dass die Öffnung k während des weitergehenden Hubes der Verlängerung e freigegeben wird. Hiedurch wird das absolute Maximum der Einspritzmenge festgelegt. Diese Einrichtung besteht beispielsweise aus einem zylindrischen Körper r, der im Innern des Gehäuses a angeordnet ist. Der untere Rand des zylindrischen Körpers r liegt lotrecht über einer Stelle
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gewünschten Augenblick an. Dieser Anschlag kann in seiner Höhe einstellbar gemacht werden, um auf diese Weise das Arbeiten der Maschine zu regeln. Diese Einstellung kann in derselben Weise geschehen. wie dies für die Auflagerfläche m beschrieben ist.
Man kann aber auch den zylindrischen Körper r mittels Gewinde in dem Gehäuse befestigen und eine Einrichtung vorsehen, um den Körper r in einer beliebigen Stellung zu blockieren. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Gehäuse durch einen Bolzen s, der senkrecht zu dem Gewinde des Körpers 'verläuft,, zusammengezogen wird.
Die im Innern des Gehäuses a befindliche Kammer wird an ihrem unteren Ende durch einen Stössel t abgeschlossen, der dicht in einer Führung it gleitet. Der Stössel kann unter dem unmittelbaren Einfluss der Noekenscheibe q stehen.
Wenn es sich darum handelt, die Beschleunigungen während des abwärts gerichteten Kolbenhubes für die Regelung auszunutzen, so kann man zwischen der Fläche 11 und der Hülse/eine Einrichtung anordnen, die bewirkt, dass die Fläche 11 während des abwärts gerichteten Hubes des Kolbens mit Bezug aut die Hülse f eine Verschiebung erfährt, die von der Geschwindigkeit abhängt. Infolge dieser Verschiebung, die mindestens teilweise beim aufwärts gerichteten Hub aufrechterhalten wird, trifft die Fläche 11 während des Aufsteigens des Kolbens gegen einen Anschlag, und die Hii1se f gibt die Öffnung k um so früher frei, je grösser die genannte Verschiebung ist.
In beiden der betrachteten Fälle ist es zweckmässig, eine Leitung anzuordnen, welche den Raum unterhalb der Fläche 11 unmittelbar mit den Einlassöffnungen c verbindet. Hiedurch wird bewirkt, dass die Pumpe während des abwärts gerichteten Hubes des Kolbens unter Druck gespeist wird, u. zw. infolge des Überdrucks, der zeitweilig durch die abwärts gerichtete Bewegung der Fläche f1 hervorgerufen wird.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtungen dürfte durch die obigen Darlegungen ohne weiteres klargestellt sein. Die Einrichtung gemäss der Erfindung besitzt zahlreiche Vorteile, die insbesondere auf der Einfachheit des Erfindungsgegenstandes und auf seiner Betriebssicherheit beruhen. Eine Einrichtung gemäss der Erfindung, die von der hydraulischen Bremsung Gebrauch macht und bei der nur unbedeutende Kräfte wirksam sind, ist mit Bezug auf die Reibung, die zwischen der Hülse f und der Verlängerung e besteht, wenig empfindlich. Bei einer Mehrzylindermaschine haben die Unterschiede, die bezüglich dieser Reibung zwischen den einzelnen Einspritzpumpen bestehen, nur einen zu vernachlässigenden Einfluss auf die Regelung.
Man kann die verschiedenen Zylinder einregeln, indem man gleichzeitig von Hand oder durch einen Fliehkraftregler die verschiedenen Nadeln o1 einstellt.
Wie sich von selbst versteht und wie auch aus den obigen Darlegungen hervorgeht, ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen Anwendungsarten und Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sind zahlreiche Abänderungen möglich. So kann beispielsweise die Erfindung Anwendung
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finden bei Pumpen mit blasbalgähnlichem Gehäuse mit deformierbarer Wandung oder bei Pumpen mit deformierbarer Membran. Weiterhin braucht die Fläche il nicht mit einer Verlängerung des Kolbens verbunden zu sein, sondern kann auch auf irgendeinem andern Teil angeordnet sein, dessen Bewegungen von denen des Kolbens abhängen. Beispielsweise kann die Fläche/ auf einer Stange angeordnet sein, die um eine feste Achse schwingt und an einem ihrer Punkte mit der Stange des Kolbens d verbunden ist.
Auch braucht zur Betätigung der Pumpe nicht eine Noekenscheibe zu dienen, sondern es kann hiezu irgendeine andere Antriebsvorrichtung verwendet werden. Schliesslich braucht die Regelung der Liefermenge der Pumpe nicht in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kolbens selbst oder eines mit ihm
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keit irgendeines andern Organs erfolgen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Von einer Geschwindigkeit abhängige Einrichtung zur Regelung der Liefermenge von Pumpen mit hin-und hergehender Bewegung, insbesondere von Einspritzpumpen für Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch eine in eine Flüssigkeit eintauchende Fläche (f1), die bestrebt ist, sieh zugleich mit dem Pumpenkolben (d) zu bewegen, und die bei Überschreitung einer bestimmten Geschwindigkeit während der Förderbewegung der Pumpe einen Schieber betätigt, der eine Auslassöffnung (k) freigibt,so dass die Förderung angehalten wird, u. zw. geschieht dies während des Arbeitsspiels der Pumpe uni so eher, je grösser die Geschwindigkeit ist.