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Verfahren und Vorrichtung zur Überführung von fliissigem Brennstoff oder anderen
Flüssigkeiten in dampf-oder gasförmigen Zustand.
Man hat bereits flüssigen Brennstoff für unmittelbare Einspritzung in Brennkraftmaschinen, also ohne Zuhilfenahme von Druckluft, durch Hindurchpressen desselben unter hohem Druck durch kleine Öffnungen zerstäubt, die z. B. durch elastische Deformation von zusammenarbeitenden Teilen eines Ventils, etwa einer federnden Lochscheibe in bezug auf eine darin eingesetzte Nadel, entstehen.
Weiter ist es bekannt, den Brennstoff durch Öffnungen von mikroskopischer Lichtweite (0'0025 bis 0'075 mm) mit so hohem Druck hindurehzupressen, dass er hinter der Durchtrittsöffnung so hohe
Geschwindigkeit erhält, dass der zerstäubte Brennstoff vollständig die Eigenschaften eines Gases oder Dampfes aufweist.
Durchtrittsöffnungen der erwähnten mikroskopischen Grössenordnung sind jedoch mit den bisher bekannten Ventilausführungen nicht zu erzielen, da die dort verwendeten Membranen oder Scheiben zu elastisch und nachgiebig sind und daher bei den Arbeitsdrücken so weit deformiert werden, dass der freigegebene Spalt oder der ringförmige Durchgangsweg (bei Nadelventilen) in seiner Lichtweite die vorangegebenen Grössen weitaus übersteigt. Daher neigt ein mit den bekannten Vorrichtungen zerstäubter Brennstoff in seinen Eigenschaften selbst bei noch so hohem Zuffihrungsdruek noch immer mehr dem flüssigen Aggregatzustand zu als dem dampfförmigen.
Die Erfindung betrifft zur Erreichung des angegebenen Zweckes geeignete Vorrichtungen, von welchen in den Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind, u. zw. ist Fig. 1 ein Längsschnitt bzw. zum Teil eine Ansicht einer Düse und eines Teiles des Maschinenzylinders, Fig. 2 ein Schnitt in vergrössertem Massstabe durch das untere Ende der Düse, Fig. 3 ein Querschnitt in vergrössertem Massstabe durch die Ventilhauptscheibe, Fig. 4 ein lotrechter Schnitt in vergrössertem Massstabe durch den in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Block, der als Ventilsitz dient, Fig. 5 zeigt eine Ausführungform dieses Blockes, Fig. 6 ist ein Schnitt, teilweise eine Ansicht der Flüssigkeitspumpe, des Ventils und des Maschinenzylinders, Fig. 7 ein Schnitt ähnlich der Fig. 2 und zeigt eine weitere Ausführungsform der Ventilscheibe, ebenso Fig. 8.
In einem Masehinenzylinder A ist bei Al eine mit Schraubengängen A2 versehene Öffnung zur Aufnahme der Düse vorgesehen. Diese Düse ist in einem mit Schraubengewinden Bl versehenen Stutzen B gelagert, der in die Öffnung At der Zylinderwandung A eingeschraubt ist. Bei seinem unteren Ende trägt der Stutzen B eine nach innen gerichtete Flansche jss, auf der die später beschriebene Ventilscheibe aufruht. 0 ist der hohle Düsenkörper, der an seiner unteren Stirnfläche eine Ringnut Cl enthält.
Ungefähr in seiner Mitte ist er bei Cl mit Gewinden versehen und besitzt oberhalb deselben einen verbreiterten Teil 03. Mit der zentralen Bohrung des Ventilkörpers C steht ein Entlüftungskanal C'in Verbindung, der durch ein Nadelventil D vermittels eines Handrädchens Dl gesteuert werden kann. Anschliessend an den Kanal 05 befindet sich ein Kanal Cl, der an beliebiger Stelle ausmündet. Am oberen Ende ist
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haltender Stopfbüchsendeckel Ei eingeschraubt ist.
In den Gewinden 07 des Düsenkörpers ist ein Stutzen F mit einer Abdeckung F verschraubbar, so dass durch Drehung desselben die Ventilspindel zwecks Einstellung des Ventils gehoben und gesenkt werden kann.
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innerhalb des Düsenkörpers und von der Flansche B2 getragen, ist eine zusammengesetzte oder aus Lamellen bestehende Ventilscheibe G angeordnet. Bei der dargestellten Ausführung sind die einzelnen die Scheibe bildenden Lamellen nicht untereinander verbunden, sondern werden in ihrer gegenseitigen Lage bloss in der später beschriebenen Weise festgehalten. Diese Scheibe besitzt eine zentrale Loehung Gl, welche sich vorzugsweise nach abwärts verbreitert. Zuoberst der Ventilscheibe G befindet sich die Ventilhauptscheibe H.
Diese (Fig. 3) besitzt eine zentrale Bohrung, um die herum sich ein lotrechter Ringflanseh erstreckt ; ferner besitzt diese Scheibe an ihrer Oberseite einen ringförmigen, oben zugeschärften Wulst H.
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in die Ringnut 01 des Ventilkörpers eingepresst wird.
In die Lochung der Scheibe ist ein Block 1 (Fig. 4) eingesetzt, der als Sitz dient. Dieser Block zeigt eine Ringflansch Z, die verhindert, dass er durch die Lochung der Ventilscheibe hindurchgepresst werde. Von seiner Oberfläche reicht bei der in den Fig. l, 8 und 4 veranschaulichten Gestalt eine Bohrung J nach abwärts, die in eine solche von kleinerem Durchmesser Jl übergeht, die eine sich erweiternde Mündung j2 zeigt.
Fig. 5 veranschaulicht eine Ausführungsform des als Sitz dienenden Blockes K, mit seiner Seitenflansche Kl und einer einzigen Bohrung Zs von annähernd gleichbleibendem Durchmesser, die in eine sich erweiternde Mündung übergeht.
Innerhalb der Bohrung des Ventilkörpers liegt die Ventilspindel L, die über den grösseren Teil ihrer Länge vorzugsweise kleineren Durchmesser besitzt und mit Führungen V- ausgestattet ist, die durch Gleiten an den Wandungen der Bohrung des Ventilkörpers 0 die Spindel führen ; die Anwendung solcher Führungen ist, wenn auch vorzuziehen, nicht unbedingt notwendig. Das untere Ende der Spindel L istbeissmit Gewindenversehen, auf denen eine Nadelspitze M aufschraubbar ist, die mittels der Mutter M1 an der Ventilspindel unverrücklieh gehalten wird. Die Nadelspitze M sitzt normal in der Bohrung des Sitzblockes I, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich.
An ihrem oberen Teil ist die Spindel bei L verbreitert und dortselbst mit einer inneren Bohrung L4 versehen, die vermittels der Bohrung L5 mit dem Innern des Ventilkörpers in Verbindung steht. Am oberen Ende besitzt die Spindel einen verbreiterten, mit Gewinden versehenen Teil N sowie einen Bund Ni. Dieser Bund ruht auf der Abdeckung Fa auf, und wenn letztere angehoben wird, wird die Spindel gleichfalls mitgehoben. Unterhalb des Bundes NI sind auf Gewinden 0 Sperrmuttern 01 aufgeschraubt, die so eingestellt sind, dass, wenn die Abdeckung F2 herabgesenkt wird, sie gegen die Muttern drückt und diese samt der Ventilspindel nach abwärts bewegt.
Auf diese Weise kann die Spindel in lotrechter Richtung beliebig eingestellt werden.
Bei der Ausführung nach Fig. 6 hat der Düsenkörper P eine zentrale Bohrung Pl, innerhalb welcher das Nadelventil Pa liegt, deren Spindel oben mit Gewinden versehen ist und durch einen Bügel p3 hindurchgeht. p4 ist ein Einstellrad, das im Bügel P liegt und am Gewindeteil der Spindel verschraubbar ist. P5 ist die Nadelspitze des Ventils und Pl eine bei P1 gelochte Scheibe, die durch eine Kappe Rs am Düsenkörper festgehalten wird. Die Düse ist so angeordnet, dass sie in den Maschinenzylinder p9 mündet ; sie wird durch einen Bügel P und Schrauben P festgehalten.
Q ist eine Pumpe, in deren Bohrung Ql ein von einer Unrundsoheibe Q3 angetriebener Kolben Q2 hin und her bewegt wird ; die Unrundscheibe stützt sich gegen eine Verbreiterung Q4 des Kolbens und wird von der Welle Q5 angetrieben. QG ist eine Feder, die bestrebt ist, den Kolben nach aussen zu pressen.
Q7 ist eine Zuführungsleitung, mit Hilfe welcher eine Flüssigkeit in die Pumpe eingesaugt werden kann. ist ein Einlassventil und Q9 ein Auslassventil, bei dessen Öffnung die Flüssigkeit in die Leitung Q gedrückt wird, die mit der Bohrung pi der Düse in Verbindung steht.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 besitzt der Düsenkörper eine Bohrung Rl, in der die Ventil-
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am Körper R festhält. Die federnde Scheibe besteht aus Lamellen R5 und an ihrer inneren Seite befindet sieh eine den Block festhaltende Scheibe R6, die einen nabenartigen Teil R7 besitzt, in welchem auswechselbar der Ventilblock Rs eingesetzt ist, der eine Bohrung R9 aufweist. Diese Bohrung ist im Wesen überall gleich weit, obgleich natürlich die Sitzfläche für die Nadelspitze etwas konisch ist.
Bei der Ausführung nach Fig. 8 ist die Bauweise die gleiche wie bei Fig. 7, mit der Ausnahme jedoch, dass der obere Teil R der aus Lamellen bestehenden Ventilscheibe selbst zum Ventilsitz ausgestaltet ist. Da sie eine Öffnung-B besitzt und der Teil jss des Nadelventils unmittelbar in dieser Öffnung sitzt, ist die obere Platte BIO etwas nachgiebig und biegsam.
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Wenn die Pumpe in Betrieb gesetzt wird, so wird bei bereits gefülltem Zylinder bei der Einwärtsbewegung des Pumpenkolbens die Flüssigkeit unter hohem Druck durch das Rohr in die Zerstäuberdüse eingeführt, und sobald der Druck hoch genug ist, um die Ventilplatte zu deformieren, findet eine Eröffnung des Durchgangsweges statt und Flüssigkeit tritt durch die äusserst kleine Öffnung zwischen dem Lochrand der Platte und dem Nadelventil aus.
Diese Öffnung besitzt praktisch eine Weite von 0'0025 bis 0'025 mm. Das Ausmass der Lochung sowie die Grösse des Zwischenraumes zwischen Nadel und Ventilscheibe kann je nach der Maschine, der Art des Öles und der Menge des verwendeten Öles verschieden sein ; unter üblichen Verhältnissen werden die Teile in bezug auf die Pumpenförderung so eingestellt, dass Geschwindigkeiten von 300 bis 600 m pro Sekunde dem Öl gegeben werden, wenn dieses hinter dem Ventil ausströmt.
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