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Kolbenpumpe, insbesondere zum Einspritzen von Treibstoffen in Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, insbesondere zum Einspritzen von Treibstoffen
in Brennkraftmaschinen, mit einem ringförmigen und einem in diesem exzentrisch angeordneten
trommelförmigen Glied, bei der das eine um eine feste Drehachse angetriebene Glied
das andere um eine parallele Achse drehbare Glied durch einen Fortsatz mitnimmt
und bei der die vom Fortsatz oder auch von den Seitenwänden des Pumpengehäuses abgeschlossene
Ausnehmung des einen Gliedes den Pumpenraum bildet.
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Bei Pumpen dieser Art ist es erfahrungsgemäß schwierig, den schädlichen
Raum in engen Grenzen zu halten, weil der in der Ausnehmung verschiebbare Fortsatz
die Ausnehmung nicht oder nicht genügend auszufüllen vermag. Dies führt, namentlich
bei kleinen Förderhüben, dazu, daß der am Ende des Förderhubes in der Ausnehmung
verbleibende Flüssigkeitsrest Luft- oder Dampfblasen ausscheidet, die aus dem Pumpenraum
nicht mehr entfernt werden können. Die Folge davon ist, daß die Saugwirkung des
Fortsatzes durch das Vorhandensein solcher Luft- oder Dampfblasen im Pumpenraum
beeinträchtigt, wenn nicht gar in Frage gestellt wird.
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Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß der Fortsatz
durch Aufsetzen
seiner Stirnfläche auf die Grundfläche der Ausnehmung
diese im inneren Totpunkt vollständig ausfüllt. Der Fortsatz wird genau der Form
der Ausnehmung angepaßt, um das Aufsetzen seiner Stirnfläche auf die Grundfläche
der Ausnehmung gegen Ende des Förderhubes zu ermöglichen. Dadurch können am Ende
jedes Förderhubes sämtliche Reste der Flüssigkeit aus der Ausnehmung entfernt und
in die z. B. in der Seitenwand des Pumpengehäuses liegende Druckleitung verdrängt
werden, so daß keine Möglichkeit mehr zum Ausscheiden von Luft-oder Dampfblasen
besteht. Werden solche Luft- oder Dampfblasen aber schon während des Saughubes in
der Ausnehmung ausgeschieden, dann werden diese im darauffolgenden Druckhub samt
dem Flüssigkeitsrest aus der Ausnehmung wieder entfernt, und es ist daher ausgeschlossen,
daß die Saugwirkung der Pumpe durch das Ansammeln von Luft- oder Gasbläschen im
Pumpenraum beeinträchtigt werden kann.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin,
daß der Fortsatz aus zwei Teilen, einem Plungerkopf und einem Plungerkolben, besteht,
wobei der in der Ausnehmung eingepaßte Plungerkolben in der Saugrichtung formschlüssig
und in der Druckrichtung kraftschlüssig mit dem am ringförmigen Glied befestigten
Plungerkopf verbunden ist. In diesem Fall kann die Stirnfläche des Plungerkolbens
gegen Ende jedes Förderhubes unter Druck auf die Grundfläche der Ausnehmung aufgesetzt
und jeder, auch der kleinste Rest der Flüssigkeit oder der etwa ausgeschiedenen
Blasen aus der Ausnehmung herausgequetscht werden. Außerdem kann bei höheren Drehzahlen
die Fördermenge, die infolge des geringen Leckverlustes unverhältnismäßig größer
ist als die Fördermenge bei niedrigen Drehzahlen, der letzteren besser angeglichen
werden, weil die bei höheren Drehzahlen quadratisch anwachsenden Fliehkräfte des
Plungerkopfes den Kraftschluß zwischen diesem und dein Plungerkolbenüberwinden und
dadurch den Flüssigkeitsdruck vermindern. Es findet also durch die kraftschlüssige
Verbindung des Plungerkolbens mit dem Plungerkopf auch eine Art Selbstregelung der
drehzahlabhängigen Fördermenge statt, die, insbesondere für die Zwecke der Treibstoffeinspritzung,
eine günstige Anpassung der eingespritzten - Treibstoffmenge an die Lademenge der
Brennkraftmaschine gestattet.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung durch zwei Ausführungsbeispiele
veranschaulicht. Es zeigt Fig. i einen Hauptschnitt durch eine einstellige Einspritzpumpe,
Fig.2 den zugehörigen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. i, Fig. 3 einen Hauptschnitt
durch eine vierstellige Förderpumpe, Fig.4 den zugehörigen Schnitt längs der Linie
IV-IV in Fig. 3.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. i und 2 ist eine Trommel
i, die durch die Welle 2 angetrieben wird, innerliall) eines Ringes 3 im Abstand
e außermittig drehbar gelagert. Der im Pumpengehäuse drehbare Ring 3 ist mit einem
nach innen ragenden Fortsatz .4 versehen, der aus zwei Teilen, dem Plungerkopf 4"
und dem Plungerkolben 5, besteht. Der Fortsatz q. läuft zu diesem Zweck in ein walzenartiges
Ende aus, das der Plungerkolben 5 mit zwei walzenartigen Widerlagern 6 umgreift.
Der Plungerkolben 5 ist zwischen den Seitenwänden io einer Ausnehmung, die durch
die Quernut 7 der Trommel i gebildet wird, und den Seitenwänden 8, g des Pumpengehäuses
eingepaßt. Der Plungerkolben 5 wird durch eine innerhalb desselben angeordnete Feder
i i an den Plungerkopf dauernd angedrückt, wodurch er in der Saugrichtung (Auswärtshub)
formschlüssig, in der Druckrichtung (Ein wärtshub) hingegen nur kraftschlüssig mit
dem Plungerkopf qa verbunden ist. Die Feder i i ist einerseits in einer Ausdrehung
12 des Plungerkopfes.4a und andererseits in einer Ausdrehung 13 des Plungerkolbens
5 abgestützt, so daß sie seitlich nicht abwandern kann. Der mögliche Hub lt des
Plungerkolbens 5 in der Quernut 7 ist etwas kleiner als der wirkliche Hub 2e der
Pumpe, so daß die Stirnfläche 14 des Plungerkolbens gegen Ende des Förderhubes auf
die Grundfläche i4.a der Quernut 7 aufsetzt und diese vollständig (unter Vermeidung
jedweden schädlichen Raumes) ausgefüllt wird. In der Seitenwand 8 des Pumpengehäuses
sind zwei nierenförmige Kanäle 15,
16 vorgesehen, die mit der Saug- und Druckleitung
17, 18 in Verbindung stehen. Die Kanäle 15, 16 werden nacheinander von der Quernut
7 überschliffen, so daß die Quernut 7 während des Saughubes mit der Saugleitung
17, während des Druckhubes hingegen mit der Druckleitung 18 verbunden ist.
Die Seitenwände 8, g bilden im Verein mit der Mantelwand ig, deren Breite etwa der
der Trommel i und des Ringes 3 entspricht, das Pumpengehäuse.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Während des Auswärtshubes des Plungerkolbens
5 überstreicht die eben frei werdende Quernut 7 den nierenförmigen Kanal
15, aus welchem Treibstoff zuströmt. Nachdem der äußere Totpunkt überschritten
ist, bewegt sich der Plungerkolben 5 wieder einwärts und drückt den in der Quernut
7 befindlichen Treibstoff durch
den jetzt freigelegten nierenförmigen
Kanal 16 zur Verbraucherstelle, z. B. in die Einspritzdüse einer Brennkraftmaschine.
Noch vor dem Erreichen des inneren Totpunktes hat sich der Plungerkolben 5 mit seiner
Stirnfläche 14 auf die eben und parallel geschliffene Grundfläche 14i, der Quernut
7 gesetzt, so daß er beim weiteren Einwärtshub zwar nicht weiterbewegt werden kann,
dafür aber unter zusätzlicher Anspannung der Feder i i fest an die Grundfläche 14a
der Quernut 7 gedrückt wird. Dadurch werden alle Treibstoffreste aus der Quernut
7 hinausgepreßt; sollten sich aus irgendwelchen Gründen Dampf- oder Luftblasen in
der Quernut 7 befinden, so werden auch diese mit hinausgepreßt und können infolgedessen
nicht durch ihr elastisches Atmen die Füllungen der darauffolgenden Saughübe beeinträchtigen.
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Eine weitere Folge, die sich durch die Verwendung der Feder i i zwischen
Plungerkolben 5 und Plungerkopf 4a einstellt, ist die: Bekanntlich nimmt der Leckverlust,
der bei niederen Drehzahlen durch die Paßflächen 5, io und 5, 8 bzw. 5, 9 entsteht,
mit zunehmender Drehzahl ab. Die von der Pumpe tatsächlich geförderten Flüssigkeitsmengen
je Hub nehmen daher mit zunehmender Drehzahl zu. Um dieses Verhältnis willkürlich
beeinflussen zu können, werden nun Maße des Plungerkolbens 5 und Härte der Feder
i i gegenseitig so aufeinander abgestimmt, daß der Flüssigkeitsdruck mit zunehmender
Drehzahl unter dem Einfluß der auf den Plungerkolben 5 wirkenden Schleuderkräfte
abnimmt. Auf diese Weise können die von der Pumpe geförderten Flüssigkeitsmengen
j e Hub entweder einander gleichbleiben oder aber nur mäßig zunehmen bzw. auch abnehmen.
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Die Anpassung der Fördermengen je Hub an die Drehzahl kann noch in
folgender Weise weiter ausgestaltet werden: Der lichte Querschnitt der Druckleitung
18 wird so bemessen, daß bei höheren Drehzahlen eine Drosselung des Treibstoffes
eintritt und nicht der gesamte Treibstoff zur Verbraucherstelle gelangt. Dies geschieht,
weil sowohl die Zeit zu kurz als auch der Druck zu niedrig ist, um den in der Quernut
7 befindlichen Treibstoff durch die ZB. kalibrierte Druckleitung 18 zu drücken.
Mit diesen Mitteln kann bei Einspritzpumpen eine in jeder Form beliebige Angleichung
der geförderten Treibstoffmengen je Hub an den Luftliefergrad der zugeordneten Brennkraftmaschine
erzielt werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 sind vier Quernuten
7 in der Trommel i vorgesehen, die mit vier Fortsätzen zusammenarbeiten. Hierbei
ist jedoch nur ein Fortsatz 4 des Ringes 3 mit diesem starr verbunden, während die
anderen Fortsätze 2o aus kinetnatischen Gründen mit diesem gelenkig verbunden sind,
z. B. durch walzenartige Gelenkköpfe 2i. Infolge der Auslenkung, die die gelenkigen
Fortsätze 2o während eines Umlaufes des Ringes 3 erfahren, können die Federn i i
nicht mehr unmittelbar an den Plungerköpfen 4a bzw. 20a abgestützt werden. Es sind
daher in den Plungerkolben 5 verschiebbare Steine 22 vorgesehen, unter deren Vermittlung
sich die Federn i i an den walzenartigen Enden der Fortsätze 4 bzw. 2o abstützen.
Die Plungerköpfe 4a bzw. 2oa können in diesem Falle, ebenso wie die Gelenkköpfe
2i, auch als Vollwalzen ausgebildet werden. Die Quernuten 7 der Trommel i wirken
mit je einem einzigen Saug- und Druckkanal 15 bzw. 16 zusammen auf eine Verbraucherstelle.
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An der Wirkungsweise der Pumpe wird hierdurch nichts geändert. Solche
mehrstelligen Pumpen können infolge ihrer gleichförmigen Lieferung als Förderpumpe
für alle Verwendungszwecke, insbesondere aber als Schmierölpumpen, als Treibstoffzubringerpumpen,
benutzt werden. Für letztere ist die Unempfindlichkeit gegenüber Dampfblasenbildung,
die selbst bei Anwendung leicht siedender oder übermäßig warmer Treibstoffe gewährleistet
ist, von besonderem Vorteil.