DE3403776A1

DE3403776A1 - Verfahren und einrichtung zur pruefung eines brennstoffinjektors

Info

Publication number: DE3403776A1
Application number: DE19843403776
Authority: DE
Inventors: Arthur Michael Frimley Camberley Surrey Needham
Original assignee: TECTRON(ENG)LTD; Tectron Eng Ltd Camberley Surrey; TECTRON ENG Ltd
Current assignee: Soba (uk) Ltd Camberley Surrey Gb
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1984-02-03
Publication date: 1984-08-23
Also published as: ZA84646B; AU572490B2; GB8303407D0; AU2374384A; US4559815A

Description

Verfahren und Einrichtung zur Prüfung eines Brennstoffinjektors

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Prüfung von BrennstoffInjektoren der Art, die einen Brennstoffauslaßkanal mit einem Düsenabdichtungsventil zur Steuerung der Abgabe von Brennstoff durch den Kanal aufweist. Während der Kanal durch das Düsenabdichtungsventil verschlossen ist, kann Brennstoff entlang einem Pfad in dem Injektor zirkuliert werden, der an dem Auslaßkanal vorbeiläuft. Auf diese Weise kann dann, wenn der Injektor abgeschaltet ist, der zirkulierende Brennstoff den Injektor kühlen und ihn so gegenüber Wärmestrahlung von dem Brenner eines Ofens schützen, von dem der Injektor ein Teil ist.

Brennstoffinjektoren dieser Art sind bekannt, z.B. aus der GB-PS 1 426 060.

Befindet sich der Injektor in abgeschaltetem Arbeitszustand, bei dem Flüssigkeit benachbart zu dem Auslaßkanal zirkuliert, so führt eine Leckage durch den Kanal aufgrund eines schadhaften Düsenabdichtungsventils dazu, daß Brennstoff in den Ofen gelangt, wodurch eine gefährliche Situation in dem Ofen auftreten kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Prüfeinrichtung zu schaffen um festzustellen, ob das Düsenabdichtungsventil eines solchen Injektors tatsächlich den Injektorauslaßkanal vollständig abdichtet, wenn der Injektor ab-

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geschaltet ist und Fluidum in der Nähe des Düsenabdichtungsventils zirkuliert.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre bei einem Verfahren gelöst. Wenn die vorbestimmte Menge von Brennstoff in die Brennstoffleitung eingeführt werden kann, so bedeutet dies, daß Brennstoff aus dem Injektor austritt, vermutlich den Austrittskanal. Wenn jedoch innerhalb einer passenden Zeitspanne die vorbestimmte Menge von Brennstoff nicht in die Brennstoffleitung eingeführt werden konnte, so bedeutet das, daß im wesentlichen keine Leckage von Brennstoff durch den Auslaßkanal auftritt.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die zugrundeliegende Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 6 angegebene Lehre gelöst.

Bei Betrieb wird Brennstoff in die Brennstoffeinlaßöffnung der Einrichtung eingespeist, und in einer ersten Extremlage des Kolbens gelangt Brennstoff durch den Kolben und aus der Einrichtung heraus durch die Brennstoffspeiseöffnung. Diese öffnung ist mit dem Injektor verbunden, und von dem Injektor zurückkommender Brennstoff fließt zu der Brennstoffrücklauföffnung zurück, die wiederum mit der Brennstoffauslaßöffnung der Einrichtung in Verbindung steht. Auf diese Weise wird Brennstoff fortwährend durch den Injektor zirkuliert. Zur Prüfung auf Leckage wird ein Versuch gemacht, um den Kolben aus der ersten Extremlage in die andere Extremlage zu bewegen. Während der Bewegung des Kolbens wird die Verbindung zwischen der Brennstoffeinlaßöffnung und der Brennstoffspeiseöffnung und eine Verbindung zwischen der Brennstoffauslaßöffnung und der Brennstoffrücklauföffnung unterbrochen, so daß der Injektor voll Brennstoff bleibt. Ist keine Leckage aus dem Injektorauslaßkanal vorhanden, ist es nicht möglich, den Inhalt des Zylinders durch die Brennstoffspeiseöffnung in den Injektor zu drücken. Kann andererseits der Brennstoff in den Injektor eingeführt werden, so bedeutet das, daß eine Leckage aus dem Injektor vorhanden ist, vermutlich durch den Auslaßkanal aufgrund eines schadhaften Düsenabdichtungsventils.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend

an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen bekannten

Brennstoffinjektor der Art, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Einrichtung

gemäß der Erfindung bei Betrieb ohne Leckprüfung,

Fig. 3 ist eine Endansicht,und Fig. 4 ist ein Schnitt durch die gleiche Einrichtung im Zustand der Leckprüfung.

Der in Fig. 1 gezeigte Brennstoffinjektor weist eine mehrteilige Büchse 1 auf, an der sich an ihrem vorderen Ende eine Kappenmutter 2 und eine Sprühdüsenanordnung 3 befinden. Die Sprühdüsenanordnung ist innerhalb der Kappenmutter mittels eines zylindrischen Körpers 4 festgeklemmt, der an seinem hinteren Ende an einem mehrteiligen zentralen Rohr befestigt ist. Ein Düsenabdichtventil 6 befindet sich innerhalb des Körpers 4 und weist eine langgestreckte Spitze 7 auf, die an dem Ende eines hohlen Schaftes 8 gebildet ist. Das Düsenabdichtventil 6 ist mittels einer Feder 10 nach vorn in "ausreichendem Maße vorgespannt, um die Spitze 7 in einen Auslaßkanal 11 zu drücken, um die Sprühdüsenanordnung 3 abzuschalten.

Verbindungsöffnungen 13 und 14 für Flüssigkeit befinden sich in der Büchse 1. Sind die Teile des Injektors in der in Fig. 1 gezeigten Weise angeordnet und wird Brennstoff in die Verbindungsöffnung 14 eingespeist, wobei Verbindungsöffnung mit einem Rücklaufpfad verbunden ist, so fließt Brennstoff durch den Injektor in folgender Weise: Von der Verbindungsöffnung 14 fließt der Brennstoff durch Verbindungsöffnungen und 16 in das zentrale Rohr 5. Von diesem Rohr fließt er durch die Bohrung des Schaftes 8 und durch einen Durchtritt zwischen dem Körper 4 und der Spitze 7 des Ventils. Der Brennstoff fließt dann rund um die Ventilspitze und durch einen Wirbelkanal 18 in den Ringraum 19, der zwischen der Büchse 1 und dem zentralen Rohr zu der Auslaßöffnung 13 gebildet ist.

In dieser Lage zirkuliert daher Brennstoff fortwährend

durch den Injektor und insbesondere rund um die Ventilspitze, jedoch ist keine Leckage aus dem Auslaßkanal vorhanden, wenn die Ventilspitze richtig in der Sprühdüsenanordnung 3 angeordnet ist.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine Leckprüfeinrichtung für einen Injektor, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Sie besteht aus einem Körper 21 mit Einlaß- und Auslaßöffnungen 22 und 23 und Speise- und Rücklauföffnungen 24 und 25 zur Verbindung der Einrichtung mit dem Flüssigkeitsinjektor. Ein langgestreckter Kolben 26 ist axial beweglich innerhalb des Körpers 21 gehalten und weist durchlaufende öffnungen 27 und 28 auf. In einer Extremlage des Kolbens, bei der es sich um die Nichtprüflage gemäß Fig. 1 handelt, fluchten öffnungen 27 und 28 jeweils mit öffnungen 22, 24 und 23, 25, so daß Brennstoff frei von der Brennstoffquelle zu dem Injektor und zu der Quelle zurückfließen kann. An einem Ende des Körpers 21 befindet sich eine Kappe 2 9 mit einer Ausnehmung 30, die mit dem Ende des Zylinders 31 in Verbindung steht, in dem der Kolben 26 beweglich ist. Eine Nebenschlußleitung 32 verbindet die Ausnehmung 30 mit dem Verbindungsteil, der zu dem zu prüfenden Injektor führt.

An dem gegenüberliegenden Ende des Körpers 21 befindet sich ein Zylinder 35, der durch eine Kappe 36 abgedichtet ist. Der Kolben 26 weist einen Kolben 37 mit größerem Durchmesser und mit einer umlaufenden Dichtung 3 8 auf, und dieser Kolben gleitet axial innerhalb des Zylinders 35. Passende Verbindungskanäle ermöglichen die Zuführung von komprimierter Luft oder eines anderen Druckmittels auf die eine oder die andere Seite des Kolbens 37, um ihn und den Kolben 26 zu verschieben. Der Kolben 26 erstreckt sich durch die Kappe 36 und weist Abflachungen 39 auf, die auf einem Paar gegenüberliegender Seiten eingearbeitet sind. Eine Platte 40, die mit Gleitsitz auf dem Teil 39 sitzt, ist an der Kappe 36 befestigt. Diese Platte 40 verhindert, daß der Kolben 26 innerhalb des Körpers 21 rotiert, und stellt sicher, daß die Öffnungen 27, 28 in dem KoI-ben 26 mit den öffnungen 22, 24 und 23, 25 fluchten, wenn sich die Einrichtung in der Nichtprüflage befindet.

Innerhalb des Körpers 21 befinden sich zwischen den

zugehörigen öffnungen 22, 24 und 23, 25 Abdichtblöcke 42, die einen dichten Gleitsitz auf dem Kolben 26 haben und aus passendem Kunststoffmaterial bestehen. O-Ringdichtungen verhindern ein Austreten von Fluidum am Umfang der Abdichtblöcke 42. An der Platte 40 ist ein elektrischer Grenzschalter 44 befestigt, und an dem Ende des Kolbens 26, das sich außerhalb des Körpers befindet, ist ein einstellbarer Mitnehmer 45 vorgesehen.

Fig. 4 zeigt die Einrichtung in einer Betriebslage, in der ein Leck in einem Fluidumsinjektor festgestellt wird. Der Kolben 26 ist axial über die Grenze seines Hubes zu seiner anderen Extremlage mittels komprimierter Luft bewegt worden, mit der der Außenbereich des Kolbens 37 beaufschlagt worden ist. Eine Flüssigkeitsmenge, die durch den Querschnittsbereich des Kolbens 26 und seinen Hub bestimmt ist, ist durch die Neben-. Schlußleitung 32 in den Injektor gebracht worden, obwohl ein Teil dieser Flüssigkeit in die Speisequelle und das Rücklaufsystem während des Anfangsteils des Kolbenhubes gebracht wird, bei dem die öffnungen 27, 28 in dem Kolben nicht vollständig gegenüber den öffnungen 22, 24 und 23, 25 abgedichtet sind. Nachdem sich der Kolben in die Lage bewegt hat, in der die Speise- und Rücklaufleitungen für das Fluidum durch die Abdichtblöcke 42 abgedichtet sind und auf den ebenen zylindrischen Teil des Kolbens 26 wirken, wird das Fluidum innerhalb des Injektors durch den auf die Fläche des Kolbens 37 wirkenden Druck unter Druck gesetzt, dem der Fluidumsdruck entgegenwirkt, der auf die Querschnittsfläche des Kolbens 26 wirkt. Die Fläche dieser Kolben ist so bemessen, daß der Druck des Fluidums innerhalb des Injektorsystems beim Prüfen auf Leckage im wesentlichen oberhalb des normalen maximalen Arbeitsdruckes liegt.

Unter diesen Bedingungen ergibt sich eine Druckdifferenz zwischen der Injektorseite und der Speise- oder Rücklaufseite der Abdichtungsblöcke 42. Diese Abdichtungen können sich innerhalb des Blockes 21 bewegen, jedoch ist die Bewegung durch die Kompression des O-Ringes begrenzt. Diese Bewegung durch die Druckkräfte, die auf den Querschnittsbereich der

Abdichtungsblöcke einwirkt, stellt sicher, daß das Fluidumsinjektorsystem abgedichtet ist, wenn die Abdichtblöcke auf den ebenen Abschnitt des Kolbens 26 einwirken.

Ist in dem Injektor keine Leckage vorhanden, so reicht die den Kolben beaufschlagende Kraft aus, um ihn über seinen vollen Bewegungsweg zu bewegen, und der Mitnehmer 45 kommt nicht mit dem Grenzschalter 44 in Eingriff. Ist andererseits eine Leckage in dem Injektor vorhanden, so bewegt sich der Kolben 26 an das Ende seines Hubes, der Mitnehmer 45 betätigt den Grenzschalter 44 und das Signal von dem Grenzschalter dient zur Anzeige eines Fehlers.

Das Maß der Bewegung des Kolbens 26, nachdem die Speise- und Rücklaufkanäle abgedichtet sind, seine Querschnittsfläche und die Zeit, während der komprimierte Luft dem Kolben 37 zugeführt wird, bestimmen die minimale Leckage, die festgestellt werden kann. Diese PrüfZeitspanne ist durch die Zeit bestimmt, während der der Fluidumsinjektor nicht durch fehlendes, durch ihn hindurch zirkulierendes Fluidum beschädigt ist. Nach dieser Zeit wird Kolben 26 durch Zuführung komprimierter Luft zu der Innenseite des Kolbens 37 betätigt, um den Kolben zu seiner Normallage zurückzuführen, in der Fluidum durch den Injektor zirkulieren kann.

Bei bestimmten Arten von Injektoren bestehen die Brennstoff leitungen zu und von dem Injektor aus flexiblen Schläuchen.

Es wurde gefunden, daß mit einer Einrichtung gemäß den Fig. 2 bis 4 eine falsche Anzeige eines Lecks auftreten kann. Der Grund . hierfür besteht darin, daß sich die flexiblen Schläuche ausdehnen, wenn der Druck in ihnen erhöht wird. Diese Ausdehnung kann so groß sein, daß es möglich ist, den gesamten Brennstoff 0 in dem Zylinder 31 in die ausgedehnten Brennstoffleitungen einzuführen und den Mitnehmer 45 zur Betätigung des Grenzschalters 44 zu bringen. Die Einrichtung zeigt somit die Anwesenheit einer Leckage auf, obwohl keine vorhanden ist.

Bei einer alternativen Ausführungsform zur Überwindung dieser Schwierigkeit ist ein Druckschalter fortwährend an die Nebenschlußleitung 32 angeschlossen. Dieser Schalter spricht

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bei einem Druck an, der den maximalen Betriebsdruck des Injektors übersteigt. Zur Prüfung des Injektors wird der Kolben 26 verschoben, bis der Druckschalter anspricht und anzeigt, daß der Druck in dem Injektor oberhalb des maximalen Betriebsdruckes liegt. Diese verschobene Lage des Kolbens wird für eine feste Zeitspanne aufrechterhalten, und spricht der Zeitschalter nicht an, so bedeutet das, daß der Druck oberhalb des Betriebsdruckes des Schalters geblieben ist und keine merkliche Leckage vorhanden ist. Spricht der Schalter an, so zeigt dies eine Leckage an.

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Claims

Ansprüche :

fiΛ Verfahren zum Prüfen eines Brennstoffinjektors, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal des Injektors durch das Düsenabdichtventil geschlossen wird, daß durch Brennstoffspeise- und Rücklaufleitungen Brennstoff durch den Injektor zirkuliert wird, daß die Speise- und Rücklaufleitungen geschlossen werden, um Brennstoff in dem Injektor zu halten,und daß ein Versuch gemacht wird, eine vorbestimmte Menge von Brennstoff in eine der Brennstoffleitungen einzuleiten, die mit dem Injektor in Verbindung stehen, und daß der Erfolg oder Mißerfolg des Versuchs zur Einleitung von Brennstoff zur Anzeige des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer Brennstoffleckage aus dem Injektor ausgenutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Versuchs zur Einleitung von Brennstoff in eine der Brennstoffleitungen der Brennstoff in dem Injektor und den Brennstoffleitungen unter einen Druck gesetzt wird, der größer ist als der Druck während des Betriebes des Injektors.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der Injektor und die Brennstoffleitungen unter einen Druck gesetzt werden, der wesentlich größer ist als der Druck darin während des Betriebes des Injektors.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Menge von Brennstoff in einem Zylinder enthalten ist und daß ein Kolben bei dem Versuch, Brennstoff in die Brennstoffleitung zu drücken/ in dem Zylinder bewegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurchgekennzeichnet, daß die Bewegung des Kolbens in eine vorbestimmte Position in dem Zylinder den Erfolg des genannten Versuchs und das Vorhandensein einer Brennstoffleckage anzeigt.
6. Einrichtung zur Verwendung bei der Prüfung eines Brennstoffinjektors der betreffenden Art, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper, in dem sich Brennstoffeinlaß- und Brennstoffauslaßöffnungen und Brennstoffspeise- und BrennstoffrücklaufÖffnungen befinden, durch einen in einem Zylinder in dem Körper bewegbaren Kolben, durch den Öffnungen verlaufen, wodurch in einer Extremlage des Kolbens in dem Zylinder die Brennstoffeinlaß-und die BrennstoffSpeiseöffnungen miteinander und die Brennstoffauslaß- und die Brennstoffrücklauföffnungen miteinander in Verbindung stehen, durch eine Verschiebung des Kolbens von der ersten Extremlage zu einer .anderen Extremlage in dem Zylinder, wodurch fortschreitend die Brennstoffspeiseöffnung von der Brennstoffeinlaßöffnung und die Brennstoffrücklauföffnung von der Brennstoffauslaßöffnung abgetrennt und der Inhalt des Zylinders durch eine Leitung zu der BrennstoffSpeiseöffnung geleitet wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in dem Zylinder durch die Wirkung eines weiteren Kolbens verschiebbar ist, der auf dem ersten Kolben gehalten und durch ein Druckmittel in einem weiteren Zylinder verschiebbar ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Anzeige der Anwesenheit des Kolbens in der einen oder der anderen Extremlage.
9- Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel einen Grenzschalter aufweisen, der von dem Kolben nur dann betätigbar ist, wenn sich der Kolben in der anderen Extremlage befindet.
10. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Anzeige des Drucks in der Leitung.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen Schalter aufweisen, der betätigbar ist, wenn der Druck in der genannten Leitung einen vorbestimmten Wert übersteigt.