DE1476112A1 - Sicherheitseinrichtung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Harold Albert SAPP 29. Dezember I965

16, V/ycherley Close, Ormesby,
Middlesbrough, Yorkshire/England

./illiam Ashton STAINSBY

O52A, Yarm Road, Eaglescliffe,

Stockton-on-Tees, Durham/England

Sicherheitseinrichtung für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung für Brennkraftmaschinen, die mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betrieben werden.

wenn ein Fehler im Schmiersystem in einer Brennkraftmaschine auftritt, wie es häufig aus einer Anzahl von Gründen vorkommen kann, beispielsweise durch Bruch oder Beschädigung eines ölrohres, Verstopfung eines ölfilters oder ganz einfach durch den Verbrauch des Schmieröls, können sehr erhebliche Störungen am Motor verursacht werden. Die daraus folgende Überholung und Wiederinstandsetzung des Motors, insbesondere von Hochleistungsmotoren, die unter außerordentlichen Bedingungen bei Erdfahrzeugen verwendet werden oder bei Betriebsfahrzeugen und bei Luftkompressoren, sind sehr kostspielig. Daher gewähren die Einrichtungen, die zur Verhinderung der Verminderung der Wirkungen von Schinierfehlern eine beträchtliche Einsparung in den Unterhaltungskosten von Motoren und es ist ein Z'./eck der vorliegenden Erfindung eine solche Einrichtung zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die in die Schmierölzuleitung einsetzbar ist,

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Ma/Ile ORIGINAL INBf^CXED

die ein Brennstoffventil enthält, das mit einem verschiebbaren Glied zusammenwirkt, das von dem Druck des Schmierinittelsystems im Motor beaufschlagt wird und ferner eine federnde Einrichtung enthält, die dem genannten verschiebbaren Glied derart entgegenwirkt, daß solange der Schmiermitteldruck auf dieses verschiebbare Glied wirksam ist, das Ventil offengehalten wird und beim Verlust oder Verminderung dieses Druckes die federnde Einrichtung das Ventil schließt.

. Die Jirkung einer Ventileinrichtung, die oben beschrieben ist, besteht darin die Zufuhr von Brennstoff zum Motor zu unterbrechen im Fall der Störung in der Schmierölzufuhr und hierbei das Auftreten der Beschädigung des Motors zu verhindern, der sonst ohne jede Schmierung weiterlaufen würde.

Das verschiebbare Glied ist vorzugsweise ein flexibles Diaphragma, das an seinem Umfang in einer flüssigkeitsdichten Kammer befestigt ist, die einen Eingangsstutzen besitzt, an den ein Rohr von der Druckseite des Schmiermittelsystems anschließbar ist. Das Diaphragma besitzt einen Stössel, der mit dem Brennstoffventil in Eingriff steht.

Um die Zündung eines Motors mit Brennstoff zum Starten zugestatten, kann die Einrichtung eine v/eitere Einrichtung enthalten, die das öffnen des Brennstoffventils ohne Rücksicht auf die Stellung des verschiebbaren Gliedes ermöglicht. Diese Einrichtung ist mit dem Ventil mittels einer Vorrichtung verbunden, die einseitig wirksam ist und das Ventil öffnet. Das Ventil besitzt außerdem noch ein damit verbundenes Bauteil, das in der gleichen Richtung wirksam ist und das das Ventil zeitweise zu verschieben gestattet. In einer solchen Einrichtung kann das verschiebbare Glied einen Bolzen aufweisen, der unter

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Kompression oder auch unter Zugspannung das Ventil gegen die federnden Einrichtungen anschlägt und das Ventil selbst besitzt außerdem ein damit verbundenes Bauteil einer Zugspannung oder Kompression unterworfenes Bauteil, wobei es zeitweise verschiebbar ist, unabhängig von dem genannten Bolzen unter Belastung des federnden Teiles, um das Ventil zu öffnen und einen Fluß von Brennstoff zum Zünden freizugeben.

Die Erfindung ist für Benzin- und Diesel-Motoren anwendbar. Der Vergaser eines Benzin-Motors enthält gewöhnlich einen Inhalt an Brennstoff der genügend ist um den Motor anzulassen und einen genügenden Schmieröldruck aufzubauen, um das Brennstoffventil in der obengenannten Vorrichtung zu öffnen, sodaß bei normalem Starten eine Füllung nicht erforderlich ist.

Im Fall eines Diesel-Motors, kann die Einrichtung, um genügend Brennstoff für das normale Starten vorzusehen, einen Startbehälter enthalten oder mit einem solchen Behälter verbunden sein. Der Startbehälter besitzt eine kleine Kammer, die an der Motorseite des genannten Brennstoffventils angeordnet ist und die in dem Oberteil ein Ventil enthält, das unter dem Brennstoffzufuhrdruck geschlossen wird oder das offen ist, wenn ein solcher Druck nicht vorhanden ist, um das Austreten von Luft aus der genannten Kammer zu gestatten und so ein Luftverschluß in der Brennstoffzufuhr zu verhindern. Ein solcher Behälter kann außerdem auch zwischen dem Brennstoffventil und einem Vergaser eines Benzin-Motors vorgesehen werden, möglichst mit einem Auslaß-Absperr-Hahn, um genügend Benzin vorzusehen, um den Vergaser im Fall von Verlust oder Verdampfung von Brennstoff während die Maschine sich nicht im Betrieb befindet nachzufüllen.

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Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung sollen Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden, in denen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung zur Steuerung des Brennstofflusses zeigt,

Fig. 2 einen gleichen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer solchen Einrichtung angibt, und

Fig. 3 einen gleichen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Startbehälter zeigt, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung angibt, die die Anwendung der Einrichtungen, die durch diese Erfindung geschaffen wurden, an einer Brennkraftmaschine darstellt.

In Fig. 1 enthält die Sicherheitseinrichtung ein Ventilgehäuse 1, das in der Nähe des Vergasers,oder der Brennstoffpumpe angeordnet oder mittels geeigneter Flansche 2 angebaut ist.

Das Gehäuse 1 besitzt eine zylindrische Bohrung 3, die an ihrem unteren Ende offen ist und oben mit einem Abdeckteil 4 abgedeckt ist, in dem eine kleine zentral mit einem Gewinde versehene Bohrung 5 vorgesehen ist. Ein Kolben-Ventil 6 ist in der Bohrung ;5 gleitbar angeordnet. Der Kolben 6 besitzt eine ringförmige Nut 7, die so angeordnet ist, daß sie, wenn der Kolben sich in seiner oberen Lage befindet, mit zwei diametral entgegengesetzten öffnungen 8, 9 im Gehäuse übereinstimmt. An der Außenseite von diesen öffnungen besitzt das Gehäuse zwei mit Gewinde

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versehene Anschluß-Nippel 1o, 11 an die entsprechend ein Rohr von dem Brennstofftank und ein Rohr zu dem Verdampfer oder einer Brennstoffpumpe ansohlieöbar ist.

Das offene untere Ende des Gehäuses 1 besitzt eine mit einem Gewinde versehene Öffnung 12, in die ein entsprechend mit einem Gewinde versehener Stutzen 13 eines Diaphragmagehäuseteils 14 einschraubbar ist. Ein solches Gehäuse enthält zwei entgegengesetzt gewölbte konische Bauteile 14, 15 mit denen der Umfang des Diaphragmas 16 zwischen deren Flanschen mittels Schrauben 17 befestigt ist. Das Bauteil 14 weist den mil obengenannten Gewinde versehenen Stutzen 13 auf, der koaxial zu dem Mittelpunkt des Bauteiles 14 angeordnet ist und das andere Bauteil 15 besitzt einen Sehraubenanschluß 18, an den ein Rohr anschließbar ist, das an der Druckseite eines Schmiermittelumlauf-Systems angeschlossen ist.

Die Unterseite des Diaphragmas ist daher dem Druck des Schmiermittelsystems ausgesetzt, wobei es nach oben verschiebbar ist. An der oberen Seite des Diaphragmas ist ein hohler Stössel 19 befestigt, der an die Unterseite des Ventils 6 anschlägt und den Kolben 6 so anhebt, daß dessen ringförmige Nut 7 mit den Brennstoffdurchflußöffnungen 8, 9 übereinstimmt, solang der Druck des Schmiermittelsystems aufrechterhalten bleibt.

Zum Schließen des Ventils 6 in dem Fall, daß die ölschmierung aussetzt, besitzt der Kolben 6 eine axiale Bohrung iiiit einem größeren oberen Durchmesser 21, in dem eine Druckfeder 22 angeordnet ist, die an das obere Verschlußteil des Gehäuses 1 um die öffnung 5 anschlägt.

Herunterhängend durch diese axiale Bohrung 2o ist ein Dx'aht oder Stab 23 angeordnet, der an seinem unoeren Ende eine Kugel 24 trägt, die normalerweise in dem hohlen

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Stössel 19 hängt. Das obere Ende des Drahtes 23 ist an einer Schraube 25 befestigt, die in der mit einer Bohrung versehenen öffnung 5 auf dem oberen Teil des Gehäuses eingeschraubt ist. Der Kopf der Schraube 25 ist mit einer Einrichtung versehen, sodaß die Schraube von Hand verstellt werden kann und ist beispielsweise geschlitzt oder gerändelt.

Sobald der Druck im Schruiermittelsystem nicht r.iehr vorhanden ist, drückt die Feder 22 den Kolben 6 herunter, sodaß die Brennstoffzufuhr abgesperrt wird und das£)iaphragma 16 heruntergedrückt wird. In dem Fall, daß solch " ein Herunterdrücken des Ventiles nach einem normalen Abschalten des Motors stattfinden sollte ist es möglich, den Vergaser oder die Pumpe mit einer ersten Brennstofffüllung durch Zurückziehen der Schraube 25 an dem überbeil des Gehäuses zu öffnen, wobei die Kugel 24 des Drahtes S^ den Kolben 6 soweit anhebt, bis die ringförmige Nut 7 wit den öffnungen 8, 9 für den Brennstoff übereinstimmt. Auf diese weise kann der Motor angelassen werden, und wenn der Schmiermitteldruck aufgebaut wurde, kann die Schraube 24 wieder eingesetzt //erden, wobei das Ventil 16 nunmehr nur durch die auf das Diaphragma 16 wirkende Kraft, entgegengesetzt der Kraft der Feder 22, offengehalten wird.

Wenn ein Fehler im Schmiermittelsystem aufgetreten war, wird selbstverständlich durch das Starten des Motors,das Diaphragma das Ventil nicht in seiner gehobenen Stellung halten, sodaß der Motor erneut abgeschaltet wird.

Um dem Kolben 6 und dem Diaphragma 16 zu gestatten sich frei zu bewegen, ist eine Entlüfung des Diaphragmas nach der Brennstoffversorgungszuleitung mittels einer kleinen Bohrung 26 parallel zur Achse durch den Stutzen 13 vorgesehen, ferner ist eine kleine radiale Öffnung 27 an dem

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oberen Ende des Stössels 19 und eine radiale Bohrung 28 von der axialen Bohrung 2o aus bis zur ringförmigen Nut 7 in dem Kolben 6 vorgesehen.

In dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist, tragen die entsprechenden Teile des ersten Ausführungsbeispieles die gleichen Bezugszeichen. Hier ist ein abgeänderter Körper 31 vorgesehen,mit einem oberen größeren Teil 32, der an seinem oberen Ende offen ist und einen unteren Teil 33, in den ein mit einem Gewinde versehener Stutzen 13 .des Diaphragma-Gehäuses eingeschraubt ist, wobei eine konische Schulter 34 zwischen den beiden Teilen als Sitz für ein pilzförmiges Ventil 35 dient. Die seitlichen öffnungen 8 und 9 sind entsprechend über und unter dem Ventilsitz 34 angeordnet, sodaß nur dann eine Verbindung zwischen diesen Öffnungen vorhanden ist, wenn das Ventil 35 angehoben ist. Der hohle Stössel 36* der am Diaphragma 15 befestigt ist, umgibt gleitbar einen Bolzen 37 des Ventils 35· Das obere Ende des Gehäuses 31 wird durch den Stopfen 38 geschlossen, der mit einem Gewinde versehen ist und die Ventilfeder 22 ist zwischen diesem Stopfen und dem Ventil angeordnet. Der Stopfen 38 besitzt eine mit einem Gewinde versehene öffnung 5, in der eine Schraube 25 eingeschraubt ist, die über einen flexiblen Draht oder eine Kette 39 mit dem Ventil 35 verbunden ist, sodaß für eine erste Brennstoffzufuhr zum Motor die Schraube zurückgeschraubt werden kann, um den Draht oder die Kette 39 zu spannen und somit das Ventil anzuheben. Bei dieser Anordnung steht der Raum über dem Diaphragma 16 in freier Verbindung mit der Brennstofföffnung 9.

Pig. 3 zei& ein weiteres abgeändertes Ausführungsbeispiel, bei dem der Ventilkörper ellipsoidal ausgebildet und durch eine Wand unterteilt ist, die einen Ventilsitz darstellt. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel ist der obere Teil 46 des

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Diaphragma-Gehäuses aus einem Stück mit dem unteren Teil 4t des ellipsoidalen Körpers hergestellt, der in einer geneigten Ebene unterteilt ist und ferner einen oberen Teil 42 und eine Trennwand 4? enthält, die zwischen den Flanschen 44, 45 der genannten Körperteile befestigt ist. Der Ein- und Auslaß für den Brennstoff 8, 9 ist entsprechend in den genannten Körperteilen 41, 42 vorgesehen, Die Trennwand besitzt einen Ansatz 47, Ifnen Sitz 34 für das Ventil 35 bildet, das koaxial mit dem hohlen Stössel 36 angeordnet ist, das am Diaphragma 16 befestigt ist. Der Bolzen 37 des Ventiles 35 ißt gleitbar in dem genannten hohlen Stössel 36 angeordnet. Bei dieser Anordnung ist der genannte Stössel 35 gleitbar innerhalb einer Bohrung 48 angeordnet, die an- der Verbindungsstelle des Körpers 41 und des Gehäuseteils 46 angeordnet ist und die mit einem Dichtungsring 49 versehen ist, um einen Verlust von Brennstoff zu vermeiden. Um eine freie Beweglichkeit des Diaphragmas 16 zu erhalten, 1st der Raum über dem Diaphragma mit einem Luftloch 5° in dem Teil 46 versehen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anordnung des Ventils 35 und dessen Bolzen 37 gegenüber dem hohlen Stössel 36 auf dem Diaphragma, sowie des Stöpsels 38 im oberen Teil 42 des ellipsoidalen Körpers, ferner des flexiblen Drahtes oder Kette 39 und der Schraube 25 in der gleichen Art, wie in Pig. 2 ausgeführt.

Ein Behälter um genügend Brennstoff für das Starten nach einem normalen Abschalten bereitzuhalten, insbesondere für einen Diesel-Motor, ist in Fig. 4 gezeigt. Er besteht aus einem Gehäuse 5I das zwischen dem Auslaßstutzen 9 des VentHgehäuses und der Brennstoffpumpe des Motors zwischengeschaltet wird. Dieses Gehäuse 5I ist als ein hohlen Zylinder ausgebildet, mit einer seitlichen Einlaßöffnung 52 innerhalb eines mit einem Gewinde versehenen

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Stutzens 53 und mit einem mit einem Gewinde versehenen Endteil 54, der einen Auslaßanschluß an dem unteren Ende des Zylinders bildet. Das obere Ende des Zylinders weist eine innere mit einem Gewinde versehene Bohrung 55 auf, in die ein Körperteil 56 einschraubbar ist. Ferner ist eine Kappe 57 vorgesehen deren untere mit einem Gewinde versehene öffnung 58 auf dem Körper 56 aufgeschraubt wird. Die Kappe 57 ist hohl und deren oberer Teil stellt einen Ventilsitz mit einer zentralen Bohrung 59 dar, die normalerweise mittels einer leichten Kugel 60 geschlossen wird, wobei diese Kugel gegen den Sitz aufschwimmt, wenn der Brennstoff unter Druck eingeführt wird. Der Körper 56 dient um die Kugel aufzufangen, wenn sie vom Sitz in der Abwesenheit von Brennstoff abfällt. Der Körper 56 hat eine in der Längsrichtung angeordnete exzentrische Entlüftungsbohrung 62, die so angebracht ist, daß sie nicht durch die Kugel geschlossen werden kann. Daher sperrt die Kugel nur nach oben ab und gestattet eine Entlüfung, falls ein Luftverschluß in der Brennstoffzufuhrleitung auftreten sollte. Wenn jedoch die Brennstoffzufuhrleitung unter Druck steht, wird die Kugel angehoben und schließt die obere öffnung, sodaß ein Verlust an Brennstoff verhindert wird.

Ein solcher Behälter kann in einem Gehäuse in der Ventileinrichtung selbst als eine damit zusammenhängende Komponente eingebaut werden.

Die beschriebene Sicherheitseinrichtung wird wie es schematisoh in Fig. 5 gezeigt ist, bei einer Brennkraft-

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maschine eingebaut, die entweder von einem Benzin- oder Diesel-Typ sein kann· Die Steuerung der Brennstoffzufuhr erfolgt durch eine Einrichtung C, die wie beschrieben, als Jede der Pig, 1 bis 3 ausgebildet sein kann und in Verbindung mit einem Startbehälter R, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, und der in die Brennstoffzuführleitung F

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zwischen dem Motor und einer Brennstoffpumpe P geschaltet wird, die den Brennstoff vom Tank T zum Motor fördert. Eine Entlüftung V geht vom Behälter K zu dem oberen Teil des Tankes T. Eine Rohrverbindung für das Schmiermittel L die von der Druckseite einer Schmiermittelpumpe (nicht dargestellt) abzweigt, führt zur Sicherheitseinrichtung C des Motors mit dem Brennstoffabsperrventil.

Die Sicherheitseinrichtung zum Absperren des Brennstoffes, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist auch für Motoren anwendbar, die einen Spritzring oder eine gleichwertige druckfreie Schmierung besitzen, .indem an dem Motor eine Pumpe vorgesehen wird, die das Schmiermittel aus dem Motorsumpf absaugt und es über eine Leitung zum Umlauf bringt, wobei in der Schmiermittelleitung ein Abzweig mit dem Diaphragmagehäuse verbunden und über ein Druclcregelventil zurück zum Sumpf geführt wird.

Die Einrichtung ist in der gleichen Art für einen Gasmotor anwendbar, wenn geeignete Abänderungen vorgenommen werden, beispielsweise eine Einrichtung, um das Brennstoffventil zeitweise während des normalen Anlaufs des Mo'cors offen zu halten, ein Behälter, wie oben beschrieben, kann hierbei fortgelassen werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in diesem Fall auch einen Behälter enthalten oder an einen Behälter angeschlossen sein, der keine Entlüftung besitzt und genügend groß ist um eine ausreichende Menge von Gas zu fassen, sodaß der Motor gestartet und solange im Betrieb gehalten werden kann, bis der normale Schmiermitteldruck erreicht ist, sodaß das Brennstoffventil offengehalten wird.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. U76112.

   Patentansprüche:

   Sicherheitseinrichtung, die in die Brennstoffzuführleitung einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Brennstoffventil enthält, das von einem verschiebbaren Glied schließbar ist, das vom Druck des Schmiermittelsystems der Brennkraftmaschine beaufschlagt wird und ferner eine federnde Einrichtung enthält, die dem verschiebbaren Glied derart entgegenwirkt, daß solange der Schmiermitteldruck auf der Glied wirksam ist, das Brennstoffventil offen gehalten wird und beim Verlust oder einer vorbestimmten Verminderung dieses Druckes das Brennstoffventil schließt.

   Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Glied ein flexibles Diaphragma (16) ist, das an seinem Umfang in einer flüssigkeitsdichten Kammer befestigt ist und einen StÖssel (19) trägt, der auf das Brennstoffventil (6) einwirkt, und daß die Kammer einen Anschlußstutzen (18) besitzt, an den ein ilohr von der Druckseite des Schmiermittelsystems anschließbar ist.

   Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffventil ein Gehäuse (1) enthält, in dem Ein- und Auslaßöffnungen (8,9) vorgesehen sind und das als ein Zylinder (5) ausgebildet 1st, in dem als Brennstoffventil ein Kolben (6) angeordnet ist, der mit einer ringförmigen Nut (21) versehen ist, die in der oberen Stellung des Kolbens (6) die Ein- und Auslaßöffnungen (§, 9) miteinander verbindet.

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   4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffventil ein Gehäuse (31) enthält, in dem ein ringförmiger Sitz (34) ausgebildet ist, der mit einem pilzförmigen Ventil (35) zusammenwirkt und Ein- und Austrittsöffnungen (8> 9) an den entgegengesetzten Seiten des Ventils (35) angeordnet sind, die einen Durchfluß des Brennstoffes gewähren, wenn das Verfc il (35) durch den Druck des Schmiermittelsystems vom Sitz (34) angehoben wird.

   5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, ,dadurch gekennzeichnet, daß eine einseitig wirksame Einrichtung (23, 24) vorgesehen ist, die in der gleichen Richtung wie das Diaphragma auf den Kolben (6) wirksam ist und unter Zusammenpresäüng der federnden Einrichtung (22) zum Hochheben des Kolbens (6) dient um eine Brennstoffzufuhr zum Anlassen des Motors freizugeben.

   6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche .1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Glied (16) einen Stössel (19, J>6) besitzt, der gegen eine Seite des Ventils (6, 35) anschlägt und die frdernde Einrichtung eine Druckfeder (22) ist, die auf die andere Seite des Ventils (6, 35) wirkt und daß im Gehäuse (1, 31) des Ventils (6, 35) oben eine Bohrung (5) mit einem Gewinde vorgesehen ist, in die eine Schraube (25) einschraubbar ist und an der Schraube (25) ein spannbares Element (23, 39) befestigt ist, mit dem das Ventil (6,35) hochhebbar ist um eine Brennstoffzufuhr zum Anlassen des Motors freizugeben.

   7. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis (5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlassen des Motors, zwischen Motor und dem Brennstoffventil der Sicherheitseinrichtung ein kleiner Behälter (51) angeordnet ist, der am oberen Teil eine Entlüftung (59) besitzt und ein

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   Schwimmerventil (60) vorgesehen ist, das die Entlüftungsbohrung (59) schließt, wenn der Behälter unter dem Zufuhrdruck des Brennstoffes steht und öffnet, wenn kein Brennstoff vorhanden ist.

   8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem zylindrischen Gehäuse (51) besteht mit Ein- und Auslaßöffnungen (52, für den Brennstoff und mit einer Gewindebohrung (55) im oberen Teil in die ein Stopfen (56) teilweise einschraubbar ist und mit einer Kappe (57)* die ^auf den Stopfen (56) aufsehraubbar ist, in der das Schwimmerventil (60) angeordnet ist, und daß in dem Stopfen (56) eine exzentrisch angeordnete EntlUftungsbohrung (62) vorgesehen ist, die durch da3 Schwimmerventil (60) nicht . absperrbar ist.

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