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Pumpe, insbesondere Brennstoffpumpe, für Brennkraftmotoren und schweren
Brennstoff Zum Fördern kleiner Flüssigkeitsmengen, beispielsweise zum Einspritzen
von schwerem Brennstoff in Verbrennungskraftmaschinen, sind Pumpen bekannt, bei
denen sowohl der Kolben wie auch der mit seiner Mündung im Saugraum liegende Zylinder
eine Hubbewegung ausführen, wobei der Zylinder sich beim Förderhub mit seiner freien
Stirnfläche an ein ein Druckventil enthaltendes Sitzstück anlegt, durch das er den
angesaugten Brennstoff fördert.
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Bei den bisherigen Pumpen dieser Art erfolgt die Änderung der Fördermenge
lediglich durch Änderung des Kolbenhubes, während der Zylinder stets den gleichen
Hub ausführt und sich bei jedem Hub zu derselben Zeit an das Sitzstück anlegt. Durch
die Änderung des Kolbenhubes läßt sich eine genaue Mengenregelung aber nur bei großen
Fördermengen, nicht aber bei kleinen bewirken.
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Um auch kleine Fördermengen genau bemessen zu können,- ist nach der
Erfindung die Anordnung getroffen, daß der Kolben stets den gleichen Hub ausführt
und die geförderte Brennstoffmenge durch die Zeitdauer geregelt wird, während der
der Zylinder an dem Sitzstück anliegt. Legt sich der Zylinder gleich zu Beginn des
Förderhubes des Kolbens an das Sitzstück an, so ist die Fördermenge am größten,
legt er sich erst in einem späteren Zeitpunkt an, so fließt ein größerer oder geringerer
Teil der angesaugten Brennstoffmenge in den Ansaugraum zurück. Hierzu ist die Anordnung
getroffen, daß der Kolben durch ein uriveränderbares Exzenter, der Zylinder dagegen
durch eine Schubkurve gesteuert wird, deren Hubdauer veränderbar und einstellbar
ist.
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In den Zeichnungen sind schematisch und nur als Ausführungsbeispiele
verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es
ist darin: Abb. i ein senkrechter Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform
der Erfindung, Abb. z eine der Abb. i entsprechende Darstellung der Pumpe in einer
anderen Stellung, Abb. 3 eine der Abb. i gegenüber etwas abgeänderte Ausführungsform,
Abb. q. eine andere Ausführungsform der Pumpe nach der Erfindung.
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Abb. 5 und 6 sind Einzelheiten.
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Abb.7 betrifft eine Pumpe mit mehreren Zylindern.
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Die in Abb. i dargestellte Pumpe besteht im wesentlichen aus einem
Gehäuse i, in dessen unterem Teil sich eine Kammer 2 zur Aufnahme der verschiedenen
Pumpenteile und in dessen oberem Teil sich ein Behälter 3 befindet, der ständig
mit der zu fördernden Flüssigkeit, die durch die Leitung q. zuläuft, gefüllt ist.
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Der Kolben 5 der Pumpe bewegt sich im Innern eines Zylinders 6 unter
der Einwirkung eines Exzenters 7 oder eines ähnlichen Organs, das auf die Antriebswelle
8 aufgekeilt
ist, hin und her. Der Zylinder 6 ist ebenfalls hin
und her verschiebbar, wobei er entweder die Stellung nach Abb. i einnehmen kann,
in der sein oberes, etwas kegelförmig zugespitztes Ende 9 sich dicht in die kegelförmige
Mündung io der mit einem Kugelventil 12 versehenen Ausstoßöffnung i i hineinlegen
kann oder in die Stellung nach Abb. 2 gehen kann, in der sein Ende 9 von der Mündung
io entfernt ist. Die Verschiebung des Zylinders 6 erfolgt durch eine Schubkurve
13, die auf die Welle 8 aufgekeilt ist und von der die Abb.5 und 6 Einzelheiten
darstellen. Wie aus letzteren Abbildungen ersichtlich ist, besteht diese Schuhkurve
im wesentlichen aus einem Zylinder mit einer Ausnehmung, die an der einen Seite
durch eine Erzeugungslinie 14 des Zylinders und an der anderen Seite durch eine
schräge Fläche begrenzt wird, deren beide Enden um i 8o' gegeneinander versetzt
sind. Diese Ausnehmung ist also in den verschiedenen Querschnitten des Zylinders
verschieden lang. Mit anderen Worten: diese Schubkurve enthält zwei miteinander
konzentrische Zylinderflächen 15 und 16, von denen die innere konzentrische Fläche
16 je nach der Stelle, an der man einen Querschnitt durch die Kurvenführung legt,
eine größere oder geringere Länge hat. Diese Kurvenführung ist so auf die Welle
8 aufgekeilt, daß die Erzeugungslinie 14 den oberen toten Punkt des Kolbens 5 entspricht.
Die Kurvenführung 13 wirkt auf ein an .einer Stange 18 sitzendes Rädchen 17, und
die Stange 18 wirkt mit ihren oberen Ende auf einen tun einen Zapfen 2o schwingbaren
Schwinghebel i9, dessen anderes Ende an einer Schulter 21 des Zylinders 6 liegt.
Eine Feder 22 o. dgl. drückt dauernd gegen den Zylinder 6 und sucht dessen Ende
9 an die Mündung io anzudrücken.
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Wenn es sich, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, um eine
Speisepumpe für Brennkraftmotoren handelt, muß das Vorratsgefäß 3 gegen die Kammer
2 abgedichtet sein. Dies geschieht nach Abb. i mit Hilfe einer elastischen Membran
23, die mit ihrem äußeren Rande an Lagerflächen 24 des Gehäuses i befestigt und
mit ihrem inneren Rande zwischen eine Schulter 25a des Zylinders 6 und eine Mutter
26- eingeklemmt ist. Durch die Elastizität der Membran 21, welch letztere
sich in die aus Abb. 2 ersichtliche Lage durchbiegen kann, wird die Verschiebung
des Zylinders ermöglicht.
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Die Wirkungsweise der Pumpe ist folgende: Wenn der Kolben 5, wie in
Abb. i dargestellt, in seinem oberen toten Punkt steht, so nimmt der Zylinder 6
infolge der Winkelstellung der Kurvenführung 13 ebenfalls seine höchste Stellung
ein, in der sein oberes Ende g gegen die Mündung io angedrückt ist. Zu Beginn des
Ansaughubes des Kolbens 5 wirkt die Schubkurve 13, die sich in der Richtung des
Pfeiles in Abb. 5 dreht, mit ihrer äußeren Zylinderfläche 15 auf das Rädchen
17 und hebt dieses. Infolgedessen drückt der Schwinghebel i g, der sich auf die
Schulter 2 i stützt, der Wirkung der Feder? 2 entgegen den Zylinder 6 in
die Stellung nach Abb. 2, in der sein Ende 9 von der Mündung io abgehoben ist. Da
der äußere Teil 15
der Schubkurve zylindrisch ist, bleibt der Zylinder 6 in
der Stellung nach Abb. 2 während einer bestimmten Zeit stehen, während deren das
öl oder die sonstige Flüssigkeit aus dem Behälter 3 in die obere Kammer 25 des Zylinders
6 eintritt. Der Kolben 5 beginnt nach dem Überschreiten seines unteren toten Punktes
mit dem Ausstoßhub; jedoch hat dieser so lange, als das obere Ende des Zylinders
nicht an der Mündung i o anliegt, keine andere Wirkung, als daß öl aus der Kammer
25 *in den Behälter 3 zurückfließt. Wenn aber nun die Einwirkung der äußeren Zylinderfläche
i 5 der Schubkurve i3 auf das Rädchen i 7 aufhört und die innere Zylinderfläche
i 6 unter dieses tritt, geht das Rädchen 17 unter Einwirkung der Feder 22 wieder
nach unten, und der Zylinder 6 bewegt sich nach oben, wobei sein Ende 9 sich dicht
an die Mündung io anlegt. Da der Kolben 5 seinen Ausstoßhub fortsetzt, wird nunmehr
das in der Kammer 25 enthaltene öl in die Ausstoßöffnung i i befördert.
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Durch Verändern der -Dauer des Anliegens des Endes 9 an seinem Sitz
io während dieses Teiles des Hubes des Kolbens 5 kann man die Fördermenge der Pumpe
verändern, da hierdurch die wirksame Dauer des Förderhubes des Kolbens 5 verändert
wird. Bei dem in Abb. i und 2 dargestellten Beispiel wird zu diesem Zweck die Schubkurve
13 in ihrer Längsrichtung auf der Welle 8 verschoben. Je nachdem die, Schubkurve
gegenüber dem Rädchen 17. mehr oder weniger in der Längsrichtung verschoben ist,
wird letzteres eine längere oder kürzere Zeit angehoben gehalten, je nach der Länge
der äußeren Zylinderfläche 15. Diese Länge ist in den verschiedenen Querschnitten
der Schubkurve 13 verschieden. Die Längsverschiebung der Schubkurve wird durch einen
von außen steuerbaren Schwingarm 26 bewirkt. Die Schubkurve 13 ist auf Federkeilen
27 gelagert, die eine Längsverschiebung gestatten, aber die Schubkurve zu eitler
Drehung mit der Welle 8 zwingen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.3 steht die Schubkurve in der
Längsrichtung fest, während das Rädchen 17 ihr gegenüber
verschiebbar
ist. Zu diesen Zweck ist die Stange 18 mit ihrem oberen Ende gegen das betreffende
Ende des Schwinghebels i9 schwingbar. Die Schwingung wird mittels eines Hebelsystems
28 bewirkt, das von außen her angetrieben wird. Damit das Rädchen 17 dabei
stets senkrecht auf der Oberfläche der Schubkurve 13 steht, ist letztere um einen
Punkt gekrümmt, der in der Nähe des Schwingungspunktes der Stange 18 liegt.
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In Abb. ¢ ist eine andere Ausführungsform des Übertragungssystems
zwischen der Schubkurve 13 und dem Zylinder 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
sucht die Feder ?? den Zylinder 6 dauernd in die untere Stellung zu drücken, während
der Schwinghebel i9 so gegen den Zylinder wirkt, daß er dessen Ende 9 gegen die
Mündung io anzudrücken sucht. In diesem Falle ist die Ausnehmung der Schubkurve
13 durch einen vorspringenden Teil von gleicher Form ersetzt, d. h. dieser Teil
ist an der einen Seite durch eine Erzeugungslinie und an der andern Seite durch
eine schraubenförmig verlaufende schräge Fläche begrenzt. Um hierbei eine gewisse
Nachgiebigkeit der Übertragungsvorrichtung zu bewirken, die es dem Ende g des Zylinders
6 ermöglicht, sich stets dicht an die Mündung i o anzulegen, wirkt die Stange 18
auf den Schwinghebel i9 mit einer zwischengelegten Feder 30.
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Das durch die Verschiebung des Zylinders 6 bewirkte Hinundhergehen
der Membran 23 erzeugt eine Saugwirkung, die den Zufluß der Flüssigkeit in
den Behälter 3 unterstützt. Es ist aber in manchen Fällen angängig, diese Membran
durch eine gewöhnliche Stopfbüchse 31 zu ersetzen (Abb. q.).
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Die Pumpe nach der Erfindung ist vorzugsweise zur Speisung von Brennkraftmotoren
geeignet. Bei dieser Anwendung hat die Pumpe große Vorzüge, weil die Bewegung des
Zylinders im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen kraftschlüssig gesteuert wird.
Der Zylinder führt seine Bewegung in die gewünschten Lagen stets aus, ohne daß die
Abnutzung einen Einfuß hat. Außerdem ist es möglich, die Fördermenge der Pumpe sehr
genau zu regeln. .
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Es ist natürlich auch möglich, die Erfindung bei mehrzylindrigen Pumpen
anzuwenden, wie dies in Abb. 7 dargestellt ist. In diesem Falle sind die Exzenter
7 auf eine gemeinsame Steuerwelle 8 aufgekeilt, während die Schubkurven 13 auf einer
zu dieser parallelen Vorgelegewelle $a sitzen, die von der Welle 8 durch eine Zahnradübersetzung
32 angetrieben wird. Die Regelung der Fördermengen der verschiedenen Pumpen erfolgt
durch Längsverschiebung der Welle 8a.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nur an Beispielen dargestellt,
die lediglich zur Erläuterung dienen, ist aber nicht auf diese beschränkt, und man
kann im Sinne der Erfindung die Einzelheiten noch in verschiedener Weise abändern.