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meßvorrichtung für die Fördermenge von Kolbenpumpen, insbesondere
für die je Hub geförderte Brennstoffmenge einer Brennstoffpumpe für Brennkraftmaschinen
Die Irrfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Fördermenge von Kolbenpumpen,
insbesondere für .die je Hub geförderte Brennstoffmenge einer Brennstoffpumpe für
Brennkraftmaschinen, z. B. zwecks Überwachung der gleichmäßigen. Brennstoffzufuhr
zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine, wie sie zur Herbeiführung einer
gleichmäßigen Arbeitsweise derselben erforderlich ist. Auch lassen sich hierdurch
Ungleichheiten in den Einzelleistungen eines Pumpensatzes auffinden, um diese zu
vergleichmäßigen und Überlastungen von einzelnen Pumpen des Satzes zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung ist der vom Gehäuse der neuen Meßeinrichtung umschlossene
Innenraum durch einen beweglichen federbelasteten Meßzylinder, der sich auf einem
zugehörigen feststehenden, von unten in' den Innenraum der Meßeinrichtung hineinragenden
Kolben bewegt, in zwei Einzelräume unterteilt, die durch ein LTberströmventil miteinander
verbunden sind. Der eine vom Meßzvlinder umschlossene Rauire, in dem die Flüssigkeit
gemessen wird und der daher mit Meßrauin zu bezeichnen ist, steht mit einer Zuflußleitung,
die von der Pumpe zu ihm führt, in Verbindung, während der andere Raum mit einer
Ausflußleitung zu den Verbraucherstellen verbunden ist. Die durch die Pumpe in den
1Teßraum gedrückte Flüssigkeitsmenge hebt den die beiden Einzelräume voneinander
trennenden beweglichen Zylinder mehr oder weniger an, wobei dieser einen damit in
Verbindung stehenden Zeiger einer Anzeigevorrichtung verstellt und gleichzeitig
eine -- der zugeführten Flüssigkeitsmenge gleiche Menge aus dem zweiten Raum verdrängt
und der Verbraucherstelle zuführt. Bei Beendigung -der Pumpenförderung am Ende des
Arbeitshubes der Pumpe beendigt auch der die beiden Einzelräume trennende Zylinder
seine Aufwärtsbewegung, worauf das lJberströinventil die Verbindung zwischen clen
beiden Einzelräumen freigibt, so daß der bewegliche Zylinder unter der Federbelastung
seinen Rückhub ausführt und die in dem Meßraum befindliche Flüssigkeitsmenge in
den zweiten Raum hinein verdrängt, während der Zeiger der Anzeigevorrichtung in
die Nullstellung zurückkehrt.
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Die neue Einrichtung kann in kineinatischer Umkehrung im Unterschied
zu der eben beschriebenen auch in der Weise ausgeführt werden, daß der in den Innenraum
der Meßvor r ichtung von unten hineinragende feststehende Kolben durch einen feststehenden
Zylinder und der bewegliche federbelastete Meßzvlinder durch eineu beweglichen federbelasteten
Kolben ersetzt ist. - Dieser letztere wird in dein inneren feststehenden Zylinder
. durch die unter Pumpendruck zugeführte Flüssigkeit verschoben, wobei er den .Zeiger
der Anzeigevorrichtung verstellt, eine der Fördermenge gleiche Flüssigkeitsmenge
nach der Verbraucherstelle hin verdrängt und
nach der Entlastung
des Meßzylinderrauines durch das überströmventil mittels der Belastungsfeder zurückgeholt
wird. Bei dieser Ausführungsform kann ein besonderer feststehender, in den Innenraum
der Meßvorrichtüng von unten hineinragender Zylinder in Wegfall kommen, «renn das
den Innenraum einschließende Gehäuse der Meßvorrichtung selbst zylinderförmige Gestalt
hat.
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Es kann das Überströmventil, das die beiden Einzelräume der Meßvorrichtung
miteinander verbindet, zwangläufig im Takte der Kolbenpumpe oder der damit gespeisten
Maschine, z. B. Brennkraftmaschine, gesteuert werden. Jedoch kann die Steuerung
auch selbsttätig erfolgen, und zwar unter dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes, der
durch die Belastungsfeder, welche auf das die beiden Einzelräume der Meßvorrichtung
trennende bewegliche Zwischenglied' drückt, hervorgerufen wird.
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Die Anzeigeeinrichtung der Meßvorrichtung kann mit einem Schreibstift
o. dgl. versehen werden, der die Bewegungen des Zeigers in der bekannten Weise auf
einen Papierstreifen fortlaufend aufzeichnet.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es ist Abb. i eine Seitenansicht der Meßvorrichtung in teilweisem Schnitt,
Abb. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. i, . Abb. 3 eine Vorderansicht der zur
Meßeinrichtung gehörende. Anzeigevorrichtung. Abb. 4. stellt in schematischer Weise
das Zusammenwirken der Meßeinrichtung mit der Kolbenpumpe und einer damit zu speisenden
Verbraucherstelle dar, Abb. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit
selbsttätiger Ventilsteuerung im Schnitt, Abb. 6 stellt eine dritte Ausführungsform
der Erfindung ebenfalls im Schnitt dar.
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Bei der Ausführung nach Abb. i besteht die Meßvorrichtung aus einem
_ Gehäuse io, auf dem an einem Gestell i i die Anzeigeeinrichtung angebracht ist
und das seitlich ein als Nebenweg dienendes Rohrstück 12 trägt, das durch die am
Gehäuse io angegossenen Stutzen 14 und 15 mit der Meßvorrichtung in Verbindung steht,
von denen der obere einen Auslauf 16 und der untere einen Einlauf 17 bildet. Das
untere Ende des Gehäuses hat Muttergewinde zur Aufnahme eines Schraubstöpsels 18
mit Stopfbüchse ig für eine Spindel 2o, die am Innenende einen Ventilkegel 2i _
und am Außenende eine mittels Gewinde einstellbare Knagge 22 trägt, zwischen der
und der Stopfbüchse ig eine Druckfeder 23 eingesetzt ist. Die Ventilspindel 2o geht
axial und öldicht I durch einen ortsfesten Kolben 24, der an seinem Fußende mit
dem Gehäuse io starr verbunden ist und in das Gehäuseinnere hineinragt. Auf dem
Kolben 24 sitzt gleitbeweglieh der Zylinder 27, der unter dem Druck einer starken
Feder 28 steht. Diese Feder 28 liegt oben gegen eine Stopfbüchse 29 an, die zusammen
mit einer Kappenmutter 30 das Gehäuse io oben abschließt. Im Kolben 24 sind
eine Anzahl durchgehende Längsbohrungen 31 vorgesehen, die eine Verbindung des unter
dem Kolben befindlichen Raumes 26, in den der Einlauf 17 mündet, mit dem Innenraum
13 des -Zylinders 27 bilden. Unmittelbar unterhalb des Sitzes des Ventilkegels 21
ist die die Ventilspindel führende Bohrung im Kolben 24 bei 32 auf einen größeren
Durchmesser ausgebohrt, und von dieser erweiterten Bohrung 32 gehen unten mehrere
schrägradiale Kanäle 33 zu einer ringförmigen Ausdrehung 34 des Zylinders
27, von der radiale Kanäle 35 in der Zylinderwand zum Raum 25 des Gehäuses
1o führen.
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Der bewegliche Zylinder 27 ist durch eine Stange 37, die unten mit
einem Ventilkegel 40 versehen ist und oben ein Gewinde trägt, mit der Nase 38 der
im Gestell i i angeordneten Anzeigevorrichtung verbunden. Um die Stange 37, die
in dem Zylinder 27 nach unten beweglich gelagert ist, fest mit diesem Zylinder zu
verbinden, ist über die Stange 37 eine Hülse 36 geschoben, gegen die eine Mutter
39, welche radiale Nuten 39a hat und auf denn Gewinde der Stange 37 sitzt, festgeschraubt
ist. Hierdurch wird die Hülse 36 gegen die Außenseite des Zylinders 27 gedrückt,
während der Ventilkegel 4o der Stange 37, die die Zylinderwand durchsetzt, auf der
Innenseite derselben einen festen Sitz erhält. Die Hülse 36 geht öldicht durch die
Stopfbüchse 29, die mit einer Anzahl schräg verlaufender und in dem Gehäuseraum
25 einmündender Kanäle 41 versehen ist, welche durch die Kappenmutter
30 in niedergeschraubtem Zustand derselben geschlossen gehalten werden.
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Die Anzeigevorrichtung, die in Abb. 3 getrennt dargestellt ist, wird
von einem Gestell i i getragen, dessen ringförmiger Fuß 42 mit dem Gehäuse io durch
Schrauben 43 fest verbunden ist. Das Gestell i i hat oben und in der Mitte einen
wagerechten Fortsatz 44 und 45, zwischen denen durch diese hindurchragend zwei senkrechte
Stangen 46 und 47 angeordnet sind. Die Stange 46 besitzt Außengewinde und trägt
oben einen Kopf 48 und eine Feststellmutter 49, so daß man sie nach Belieben drehen
und in einer bestimmten Lage festhalten kann. Ferner sitzt auf dem Gewinde der Stange
46 eine Mutter 50
mit Zapfen 5r, auf dein der Zeiger 52 gelagert
ist. Die andere Stange 47 besitzt an ihrem oberen Ende ebenfalls einen Kopf 53,
ist aber nur an ihrem unteren Ende mit Gewinde 54 versehen, um in ein Gewindeloch
des. Fortsatzes 45 eingeschraubt werden zu können. Ihr oberes Ende ist glatt und
ruht verschiebbar sowie drehbeweglich in dem Fortsatz 44. Am oberen Ende des Gewindes
54 der Stange 47 sitzt ein Lagerbund 55, auf dem ein Ring 56 ruht, der auf dein
glatten Teil der Stange 47 leicht beweglich ist und die mit der Stange 37 (Abb.
r) verbundene Nase 38 trägt. Der Ring 56, auf den eine auf der Stange 47 sitzende
Feder 57 drückt, Tiat einen Zapfen 58, der in --ein Langloch 59 des Zeigers 52 ragt.
Durch Aufundabbewagung des Ringes 56 unter, der Einwirkung der mit dein Zylinder
27 in Verbindung stehenden Stange 37 wird der Zeiger 52 über einer Skala 6o verstellt.
Durch Verdrehen der Gewindestange 46, das eine AufundabbewegUng der Mutter 5o zur
Folge hat, wird erreicht, claß der Zeiger 52 um den Zapfen 58 sich dreht, so daß
hierdurch der Zeiger erstmalig auf seine Nullstellung eingestellt werden kann.
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Der zum Ein- oder Abschalten der Meßvorrichtung dienende Nebenweg
wird von dein Rohrstück 12 gebildet, das einen Einlaß 61 für den von der Pumpe zugeführten
Brennstoff o. dgl. und einen Auslaß 62, z. B. nach einem Motorzylinder als Verbraucherstelle,
besitzt. Für die Verbindung des 'Nebenweges mit der Meßvorrichtung dienen die Stutzen
65 und 68. Durch Betätigung der Ventile 64, 66 und 67 kann die Meßvorrichtung eingeschaltet
oder außer Betrieb gesetzt werden. Sind die Ventile 66 und 67 offen, aber Ventil
64 geschlossen, so ist die Meßvor richtung in Tätigkeit, dagegen ist der \Tebenweg
frei, wenn Ventil 64 geöffnet und die Ventile 66 und 67 geschlossen sind. In diesem
Fall kann die =gepumpte Flüssigkeit unmittelbar vom Einlaß 61 zum Auslaß 62 fließen.
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Die Meßvorrichtung in Verbindung mit einer Pumpe und dem Zylinder
einer Brennkraftmaschine veranschaulicht Abb. 4. Es ist dort 94 ein Brennstoffbehälter,
aus dem mittels der Kolbenpumpe 95 der Brennstoff angesaugt und hierauf in die Meßvorrichtung
96 der beschriebenen Art gedrückt wird. Der aus derselben wieder austretende Brennstoff
wird der Einspritzdfise 97 eines zu einer Brennkraftinaschine gehörigen Zylinders
98 zugeführt. Von einer nicht dargestellten Steuerwelle der. Brennkraftmaschine
wird der Kolben der Pumpe 95, dessen Hub einstellbar sein kann, in eine hin und
her gebende Bewegung versetzt und ebenso die unten aus der Meßeinrichtung herausragende
Ventilspindel 2o betätigt.
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Die Arbeitsweise der Meßvorrichtung ist die folgende: Angenommen,
diese sei durch Öffnen der Ventile 66 und 67 und Schließen des Ventils 64 eingeschaltet
'und Flüssigkeit werde durch die arbeitende Kolbenpumpe zugepumpt; diese tritt dann
durch den Einlauf 17, die Bohrungen 3 r in den Zylinder 27. Die in
den Bohrungen und dem Zylinder befindliche Luft läßt man durch Lösen der Mutter
39, . das eine Öffnung des Ventils 4o bewirkt, entweichen, wobei das Ventil so lange
geöffnet bleibt, bis Brennstoff zwischen der mit l.ingsr iefeln versehenen Stange
37 und der Mutter 39, insbesondere aus den Nuten 39"
Tiervortritt. Wird dann
das Ventil 4o wieder geschlossen, so hebt der weiter zuströmende Brennstoff den
Zylinder 27 entgegen dem Druck der Feder 28 an. Am Ende des Pumpenhubes schließt
sich das Auslaßventil der Kolbenpumpe 95, und der Zylinder 27 bleibt mit der Flüssigkeit
angefüllt in Ruhe, bis die von einer Steuerwelle der Brennkraftmaschine betätigte
Stange 69 den Kopf 2,2,
mit der Ventilspindel 2o anhebt und das Kegelventil
2i öffnet. Hierauf strömt die Flüssigkeit aus <lein durch die Feder 28 unter
Druck gehaltenen Zylinder 27 über das Ventil 21 in die erweiterte Bohrung 32 und
von dort durch die Kanäle 33, -die Ausdrehung 34 und die Kanäle 35 zum Raum 25.
Damit bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung auch hier alle Luft entfernt wird,
wird die Mutter 30 gelöst, bis die Luft durch die Kanäle 4r entwichen ist.
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Ist auch der Raum 25 von der Flüssigkeit angefüllt, so wird beim Hochgehen
des Zylinders 27 eine der dem Zylinderraum 13 zugepumpten Flüssigkeitsmenge gleiche
Menge Flüssigkeit aus dem Raum 25 durch- den Auslauf 16 ausgetrieben und zur Verbrauchsstelle
gedrückt. Da der Zylinder 27 eine gleichförmige Bohrung besitzt, so ist der Hub
des Zylinders 27 direkt proportional der zum Verbraucher geförderten Flüssigkeitsmenge.
Die Bewegung des Zylinders 27 -,wird durch die .Stange 37 auf den Zeiger 52 übertragen,
dessen Ausschlag auf der Skala 6o abzulesen ist, die nach Volumenmengen geteilt
sein kann und die die der Verbraucherstelle bei jedem Arbeitshub zugeförderte Brennstoffmenge
unmittelbar angibt.
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In der Ausführung nach Abb. 5 ist abweichend von der nach Abb. r eine
selbsttätige' Ventilsteuerung vorhanden. Die eigentliche Meßvor richtung besteht
hier aus einem zylindrischen Gehäuse 7o mit Auslauf 71 und Ein- i lauf 72.
Der Fuß des feststehenden Kolbens 73 ist im Gehäuseinnern befestigt, und die
Längsbohrungen
74 im Kolben gehen von einer Ausdrehung 75 desselben bis zu seinem oberen Ende,
wo sie in denZylinderraum ausmünden. Die Ausdrehung 75 dient zur Aufnabme eines
Ventilkörpers 77 am unteren linde der Spindel 79. Diese Spindel liegt öldicht und
verschiebbar in einer axialen Bohrung des Kolbens 73 und ist am oberen Ende zu einem
kegelförmigen Ventilkörper 78 ausgebildet, der vor der Kolbenöffnung 8o liegt. Bei
der Stellung der Ventilspindel 79 nach Abb. 5 steht die Öffnung 8o über die
den Ventilsitz bildende konische Bohrung mit einer erweiterten Bohrung 81 im Kolben
73 in Verbindung, von der schräge Kanäle 82 zu einer Ausdrehung 83 im Zylinder 76
führen, die ihrerseits - durch Kanäle 84 mit dem Gehäuserauin verbunden ist. Die
Kanäle und Bohrungen 74, 81, 82, 83 und 84 entsprechen nach Anordnung und Wirkungsweise
genau den Wegen 31: bis 35 in den Abb. i und 2.
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Am Zylinder 76 ist oben eine axiale Stange 85 befestigt, die durch
eine Stopfbüchse 86, 87 zur nicht weiter dargestellten Anzeigevorrichtung geht.
Eine starke Feder 88, die die Stange 85 umgibt und gegen die Stopfbüchse 86 anliegt,
drückt auf den Zylinder 76. Der untere Ventilkörper 77, der in. der Ausdrehung 75
beweglich ist, dient zum öffnen oder Schließen der mit dem Einlauf 72 in Verbindung
stehenden Einlaßöffnung 89.
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Die durch den Einlauf 72 unter Druck eintretende Flüssigkeit treibt
die Ventilspindel 79 hoch und schließt das Ventil 78. Gleichzeitig öffnet sich der
Einlaß 89, und die eintretende Flüssigkeit strömt an dem Ventilkörper 77 entlang
in die Ausdrehung 75 und von dort durch die Bohrungen 74 in den Zylinder 76. Da
das Ventil 78 dann geschlossen ist, so wird der Zylinder 76 entgegen der Wirkung
der Feder 88 angehoben und drückt eine der durch den Einlauf 72 zugeführten Menge
Flüssigkeit entsprechende Menge durch den Auslauf 71 zum Zylinder der damit zu speisenden
Brennkraftmaschine.
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Fällt der Druck der durch den Einlauf 72 zugeführten Flüssigkeit unter
den Druck im Zylinder 76, was am Ende des Förderhubes eintritt, so sinkt die Ventilspindel
79, wobei sich das obere Ventil 78 öffnet und das untere Ventil 77 schließt,
so daß der Durchlauf bei 89 gesperrt wird. Unter dem Druck der Feder 88 auf den
Zylinder 76 fließt dann die in diesem "Zylinder befindliche Flüssigkeit durch die
Öffnung 8o, die Bohrung 8i, die Kanäle 82, die Ausdrehung 83 und die Kanäle 84 in
den vom Gehäuse 7o eingeschlossenen zweiten Raum, wobei der Zylinder 76 fällt. Dieser
Arbeitsgang wiederholt sich bei jedem folgenden Hub der Speisepumpe. Der Hub des
Zylinders 76 bildet ein Maß für die bei jedem Pumpenhub der Speisepumpe geiördertel"`lüssigkeitsmenge
und dient daher zur Betätigung der bereits beschriebenen Anzeigevorrichtung.
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Die Ausführungsform nach Abb.6 entspricht nach Anordnung und Wirkungsweise
der in der Abb. i veranschaulichten Verkörperung der Erfindung, und die gleichen
Bezugszeichen betreffen auch die gleichen Teile, nur die Verbindung mit der Anzeigevorrichtung
und die Anordnung des Überströmventils ist andersartig.
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In der Abb. 6 ist mit dem beweglichen Zylinder 27 eine Zahnstange
89 verbunden, in die ein Zahnrad 9o, das auf einer Welle 9i sitzt, eingreift. Die
Welle 9i ist im Gehäuse io gelagert und dient unmittelbar oder vermittels bekannter
Zwischenmittel zur Betätigung des Zeigers 52 (Abb. 3). Während in der Abb. i das
Ventil ei die Flüssigkeit aus dem Zylinder 27 durch die Wege 32 bis 35 in den Raum
25 überfließen läßt, öffnet sich das Ventil ai in der Abb. 6 in den Raum 25. Kanäle
92 und 93 stellen hierbei die Verbindung vom Innenraum des Zylinders 27 zum Ventil
ei her. Das Ventil 21 wird durch die Feder 23, welche die Ventilspindel 2o nach
unten zieht, geschlossen gehalten. Die Steuerung dieses Ventils erfolgt, wie bei
der Ausführung nach Abb. i, durch ein von der Speisepumpe oder der angeschlossenenBrennkraftmaschine
betätigtes Steuerglied.