DE1014789B - Vorrichtung zur Foerderung und Zerstaeubung von Fluessigkeiten, insbesondere von fluessigen Brennstoffen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Förderung und Zerstäubung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Brennstoffen Alle heute gebräuchlichen Vergasertypen für Verbrenrnungskraftmaschinen fördern und zerstäuben den Brennstoff in einer düsenartigen Einschnürung des Ansaugstutzens des Vergasers. Die angesaugte Verbrennungsfuft tritt bei diesen bekannten Vergasern axial in die Düse ein. Zwangläufig ergibt sich aus dieser Wirkungsweise eine Abhängigkeit der geförderten Brennstoffmenge von der Durchströmgeschwindigkeit der angesaugten Luft. Da aber die Durchströmgeschwindigkeit wieder von der Motordrehzahl bestimmt ist, ergibt sich somit eine Abhängigkeit der geförderten Brennstoffmenge von der Motordrehzahl, nicht aber vom Leistungsbedarf des Motors.
• Dieser Mangel wird bei den bekannten Vergasern durch Zusatzeinrichtungen, wie Kompensatordüsen, Klappen u. dgl., nur teilweise behoben, so daß nur innerhalb eines .gewissen Drehzahlbereiches die geförderte Brennstoffmenge. dein tatsächlichen Bedarf des Motors ungefähr entspricht. Es ist einleuchtend, daß die Korrekturen durch die Zusatzeinrichtungen nur innerhalb eines verhältnismäßig engen Drehzahlbereiches ihre Aufgabe richtig erfüllen. Außerhalb dieses Bereiches sind die geförderten Brennstoffmengen nicht dem Leistungsbedarf entsprechend.
• Man hat andererseits versucht, die Förderwirkung des Vergasers und die Verteilung des Brennstoffnebels im Ansaugluftstrom dadurch zu verstärken, daß man den Luftstrom durch schraubenförmig gewundene Leitrillen oder Leitschaufeln in eine Drallbewegung versetzt. Die Eintrittsöffnung erstreckt sich dabei über die ganze Stirnfläche des Vergaserrohres bzw. ist in mehrere tangential am Umfang des Rohres angesetzte Eintrittsschächte unterteilt. Die hierdurch verursachte, die Strömungsenergie der Luft vermindernde große Reibung kann zwar bei bekannten Zerstäubern vermieden werden, bei welchen die Luft in einem einzigen zusammengefaßten Strahl tangential in Birne zylindrische oder kegelförmig verjüngte Kammer eingeleitet und in dieser zur Ausführung einer Drallbewegung veranlaßt wird. Die Gemischbildung erfolgt bei diesen Geräten außerhalb der Kammer, wobei der axial austretende Brennstoff von .der schraiil>en.linienförmig aus der Kammer austretenden Luft umhüllt wird. Der Austritt der Luft durch einen schmalen Ringspalt unter großer Axialbes.chleunigung verleiht diesen Geräten die charakteristische Eigenschaft einer Zerstäuberdüse. Mit solchen Geräten läßt sich -zwar eine :gute Durchmischung des Brennstoffnebels mit der Verbrennungsluft erzielen, keineswegs aber eine befriedigende Förderung des Brennstoffes bei niedrigen Motordrehzahlen erreichen.
• Durch die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung zur Förderung und Zerstä@ubung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Brennstoffen, die anknüpft an eine Vorrichtung mit einer Mischkammer mit in ihr axial angeordnetem Einführungsrohr für die Flüssigkeit, einem an den Mischkammermantel angesetzten Einlaufstutzen für die Luft und einer Austrittsöffnung für das Gemisch von Luft und Flüssigkeit, wird auch schon bei kleinen Motordrehzahlen eine hinreichende Förderleistung und' damit ein größeres Motordrehmoment erzielt.
• Die wesentlichen Erfindungsmerkmale dieser Vorrichtung bestehen nun darin, daß das in eine zylindrische Mischkammer ragende Einführungsrohr für die Flüssigkeit von einem am inneren Ende offenen bohr umgeben ist, welches sich nur über einen Teil der Länge der Mischkammer erstreckt, die Mündung des Einführungsrohres überragt und in dem Bereich, in welchem es in die Mischkammer ragt, den Inneninantel eines ringförmigen Drallraumes bildet, in welchen der tarngential an den Außenmantel angesetzte Einlaufstutzeri mündet.
• Durch die tangentiale Einführung eines einzigen schmalen Luftstrahles .gelangt die angesaugte Luft ohne zusätzlichen Reibungswiderstand mit größerer Eintrittsgeschwindigkeit ungestört in den Drallraum, wo sich eine sehr ausgeprägte Drallströmung mit hoher Umfangsgeschwindigkeit in .der Kernzone ausbildet. Die im Bereich der Eintrittsstelle der Flüssigkeit mit hoher Umfangsgeschwindigkeit strömende Luft erzeugt im Kern eine Unterdruckzone, die durch den Mündungsrand. des das Einführungsrohr umschließenden Rohres noch unterstützt wird und ein verstärktes Ansaugen der Flüssigkeit zur Folge hat, wodurch auch bei kleinen Motordrehzahlen dem Motor so viel Brennstoff-Luft-Gemisch geliefert wird, daß auch in diesem Bereich bereits ein höheres Motordrehmoment erzeugt werden kann, als dies bisher möglich war. An dem erwähnten Rohr werden außerdem noch die von der Mündung des Einführungsrohres radial abgeschleuderten Brennstofftröpfchen aufgefangen -und vom Rohrrand in die Drallströmung der Luft gebracht, bevor sie sich am Kammermantel absetzen können.
• Auf diese Weise wird am Motor ein praktisch konstantes Drehungsmoment erhalten, wodurch die Lösung der in der Erfindung gestellten Aufgabe erreicht ist.
• In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform der Vorrichtung, Fig.2 einen zugehörigen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch die zweite und Fig. 4 einen Längsschnitt durch die dritte Ausführungsform der Vorrichtung.
• Das Einführungsrohr 1 für die Flüssigkeit, vorzugsweise einen flüssigen Brennstoff, ragt axial in die Drallkammer 2, die einen spiralförmigen bzw. kreisförmigen Querschnitt aufweist, an einem Ende durch eine Stirnwand 4 abgeschlossen ist und einen tangential angesetzten Einlaufstutzen 3 für den Eintritt der Verbrennungsluft besitzt. In der ersten, in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der als Vergaser wirkenden Vorrichtung ist das Einführungsrohr 1 von einem Rohr 5 umgeben, welches gleichfalls an einem Ende durch eine Stirnwand 8 abgeschlossen ist und mit seinem offenen Teil in die Drallkammer 2 reicht.
• Als zweite Ausführungsform zeigt Fig. 3 einen Vergaser, bei welchem das das Einführungsrohr 1 :umgebende, in die Drallkammer 2 ragende Rohr 6 selbst als Drallkarnmer ausgebildet ist. Es besitzt eine vom Rohr 1 durchsetzte stirnseitige Abschl.ußwand 8 und trägt einen gesonderten, tangential angesetzten Einlaufstutzen 7.
• Schließlich ist aus Fig. 4 eine dritte Ausführungsform des Vergasers ersichtlich, bei welcher die Drallkammer an beiden Stirnseiten durch die Wände 4 bzw. 10 abgeschlossen ist und einen tangential angesetzten Austrittsstutzen 9 trägt, Zwecks Einstellung der günstigsten Wirkungsweise der Vorrichtung kann der Durchgangsquerschnitt für das strömende Medium, im gegebenen Falle für die Verbrennungsluft, an der Eintritts- oder Austrittsstelle der Drallkammer durch an sich bekannte Regelorgane, wie Klappen, Schieber, Kolben od. dgl., verstellbar gemacht werden.
• Durch den tangentialen Eintritt der angesaugten oder eingepreßten Luft in die Drallkam.mer 2 bzw. 6 bildet sich in dieser eine Drallströmung mit ansteigender Umfangsgeschwindigkeit aus, wobei im Kern eine Druckdifferenz entsteht. Da nun das Einführungsrohr 1 in diese Kernzone mündet, wird der in dieser bestehende Unterdruck zur Förderung des flüssigen Brennstoffes ausgenutzt, wobei an der Mündung der Drallkammer ein Versprühen der Flüssigkeit im Luftstrom erfolgt. Solange nun die Brennstoffzufuhr nicht durch besondere Einrichtungen künstlich beeinträchtigt wird, bleibt das Drehmoment des Motors durch das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von der Drehzahl über einen wesentlich größeren Drehzahlbereich als bisher konstant. Dadurch wird es möglich, bei jedem Kolbenhub unabhängig von der Drehzahl des Motors die maximale Leistung zu erzielen.
• Bei tangentialem Austritt des Gemisches aus der Drallkammer, wie dies Fig.4 zeigt, wird die Strömung in der Drallkammer stabilisiert und der Kern der Strömung abgestützt. Es ist dadurch ermöglicht, auch hinter dem tangentialen Austritt eine der üblichen Regelvorrichtungen, wie Klappen, Schieber od. dgl., anzuordnen, ohne hierdurch die Strömung in der Drallkammer zu stören. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner auch erreicht, daß die sich in den wandnahen Schichten einstellende Erwärmung weitgehend für die Vergasung nutzbar gemacht wird.
• Die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Vergaser für Kraftfahrzeuge, doch kann das in der Erfindung gekennzeichnete Verfahren auch zur Förderung und Zerstäubung anderer Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, angewandt werden. Die zu diesem Zwecke entsprechend eingerichtete Vorrichtung eignet sich dann zur Verwendung bei Beregnungsanlagen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Förderung und 7erstäubung von Flüssigkeiten, insbesondere von flüssigen Brennstoffen, bestehend. aus einer Mischkammer mit in ihr axial angeordnetem Einführungsrohr für die Flüssigkeit, einem an den Mischkammermantel angesetzten Einlaufstutzen für die Luft und einer Austrittsöffnung für das Gemisch von Luft und Flüssigkeitsnebel, dadurch gekennzeichnet, daß das in eine zylindrische Mischkammer (2) ragende Einführungsrohr (1) für die Flüssigkeit von einem am inneren Ende offenen Rohr (5) umgeben ist, welches sich nur über einen Teil der Länge der Mischkammer erstreckt, die Mündung des Einführungsrohres (1) überragt und in dem Bereich, in welchem es in die Mischkammer ragt, den Innenmantel eines ringförmigen Drallraumes bildet, in welchen der tangential an den Außenmantel angesetzte Einlaufstutzen (3) mündet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an den ringförmigen Drallraum anschließende, die Austrittsöffnung für das Gemisch aufweisende Teil der Mischkammer in axialer Richtung durch eine Stirnwand (10) abgeschlossen und mit einem tangential an den Außenmantel angesetzten Austrittsstutzen (9) versehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Innenmantel des Drallraumes bildende, das Einführungsrohr (1@ umgebende Rohr (6) einen tangential angesetzten Einlaufstutzen (7) für die Einführung einer zusätzlichen Luftmenge aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 233 228, 354 487, 441948, 651635, 657 948, 867 230, 908 600; französische Patentschriften Nr. 576 376, 724 698, 800 996, 1081 199; ' britische Patentschrift Nr. 391535.