Brennstoffzufuhr- und Steuereinrichtung an Brennkraftmasehinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzufuhr- und Steuereinrichtung an Brennkraftmaschinen mit einem Brenner, der eine Wirbelkammer aufweist, in welcher durch eine Brennstoffzufuhröffnung unter Druck von einer Quelle eintretenter Brennstoff in Wirbelung versetzt wird und welche mit der Brenneröffnung für die Zerstäubung des Brennstoffes sowie mit einer Überlauföffnung versehen ist, an die eine Überlaufleitung an geschlossen ist, um Brennstoff zur Quelle zu rückzuführen.
Ein Beispiel einer solchen Ma schine bildet ein Luftfahrzeug-Triebwerk, wel ches einen Kompressor aufweist, in dessen Luftauslass flüssiger Brennstoff verbrannt wird, wobei die sieh ergebenden Gase eine Gasturbine treiben, in welcher ein Teil der Energie für den Antrieb des Kompressors gebraucht wird, während die verbleibende Energie der Austrittsgase dazu benützt wird, einen Vortrieb zu erzeugen. Bei solchen Ma schinen wird der Brennstoff selbsttätig ge steuert.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Einrichtung mit Mitteln versehen, um das Verhältnis zwischen der der Kammer von der Quelle zugeführten Brennstoffmenge und der durch die ü'berlaufleitimg zurückgeführten Brennstoffmenge zu verändern, damit mehr oder weniger Brennstoff gezwungen wird, aus der Brenneröffnung auszutreten, welche Mit tel zur Betätigung von Hand und selbsttätig in Abhängigkeit von wenigstens einer Steuer- grösse eingerichtet sind.
Durch diese Ver änderung des Verhältnisses zwischen der Zu fuhrmenge und der Rüeklaufmenge wird also der Brennstoff gesteuert.
Bei der Einrichtung können zwei Brenn stoffpumpen vorgesehen sein, welche durch die Maschine angetrieben werden und von der Verdrängerbauart sind. Bei kleinen Maschi nengeschwindigkeiten arbeiten dann die bei den Pumpen parallel, während bei höheren Geschwindigkeiten die eine Pumpe die ganze Zufuhr übernimmt und die andere leer läuft. Diese Pumpen können durch eine dritte Pumpe ergänzt sein, welche durch einen An lassmotor angetrieben wird. Besonders für das Anlassen kann auch noch ein Druck- sammelbehälter vorgesehen sein.
Vorzugsweise wird der Brennstoff baro metrisch gesteuert, und zwar durch ein Über- laufventil, das einen Drosselkörper aufweist, welcher durch ein Servodruckmittel belastet. ist, dessen Druck durch eine barometrische Dose gesteuert wird.
Ausserdem ist vorteilhaft ein Ablassventil vorhanden, welches beim Sinken des Brenn stoffzufuhrdruckes unter einen ausgewählten Minimalwert die überlatüleitung des Bren ners mit einem Ablass verbindet.
Der Brennstoff kann auch durch einen Geschwindigkeitsregler gesteuert werden, oder unter gewissen Umständen können sowohl die barometrische Steuerung als auch die Ge schwindigkeitssteuerung angewendet sein. Zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Organen ist vorteilhaft ein Sperrhahn vorge sehen, dessen Schliessen verhindert, dass irgend welcher Brennstoff die Maschine erreicht; fer ner können Rückschlagventile angeordnet sein, um die Brennstoffleitungen voll zu halten.
In der Zeichnung sind ein Ausführungs beispiel und verschiedene Varianten des Er findungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennstoff- Zufuhr- und Steuereinrichtung; Fig.1A ist eine Ansicht einer abgeänder ten Ausführungsform eines Teils derselben; Fig. 1B ist eine Ansicht einer abgeänder ten Ausführungsform eines andern Teils; Fig. 2 ist ein Schnitt des barometrisch ge steuerten Überlaufventils; Fig. 3 ist ein Schnitt eines Sperrhahnes;
Fig. 4 ist ein Schnitt eines Geschwindig keitsreglers, und Fig. 5 und 5A sind Schnitte eines Ablass- ventils.
Die Hauptbrennstoffpumpe 1 wird durch die Maschine angetrieben und ist vorteilhaft eine einfache Zahnradpumpe. Der Brennstoff wird von einem (nicht gezeigten) Behälter durch eine Leitung 2 zugeführt, und die Pumpe liefert den Brennstoff durch die Hauptdruckleitimg 3, durch ein Hochdruck filter 3A, durch den Hand-Hochdruck-Sperr- hahn 6 und das Ablassventil 7 ziun Verteil- ringrohr 8,
von welchem die Brennstoffbren ner 9 abzweigen.
Diese Brenner 9 weisen eine zylindrische Wirbelkammer auf, die mit einer tangen- tialen Brennstoffzuführöffnimg versehen ist, durch welche sie mit Brennstoff unter Druck gespeist wird, so dass der Brennstoff in der Kammer in Wirbelung versetzt wird.
Jede Wirbelkammer ist mit einer axialen Bren neröffnung versehen, um den Brennstoff zu zerstäuben, sowie mit einer axialen über- lauföffnung. Die Brenner 9 sind somit über laufgesteuert, das heisst ein Teil des Brenn stoffes wird durch Überlaufkanäle zurück geleitet, von welchen jeder mit einem über- laufsammelringrohr 8A verbunden ist. Der Brennstoff wird dann durch eine Leitung SB, ein Rückschlagventil 13, eine Leitung 10A, ein Überlaufventil 10 und eine Überlaufleitung 11 zum Vorratsbehälter zurückgeleitet.
Das Öffnen des Überlaufventils 10 vergrössert den Überlauf und vermindert dadurch die Lei stung der Brenner 9 und umgekehrt: Ausser zier Betätigung durch den Hand hebel 4 ist das überlaufventil 10 zur selbst tätigen Steuerung durch den barometrischen Druck eingerichtet, derart, dass ein herab gesetzter barometrischer Dreck eine Erhöhung des Überlaufes und entsprechend weniger Durchfluss durch die Brenner 9 bewirkt, was den Piloten der Notwendigkeit enthebt,
das Überlaufventil zur Atürechterhaltung einer konstanten Maschinengeschwindigkeit während auftretender Druckveränderungen entweder infolge Wechsel der Höhe oder des Druckes bei konstanter Höhe einzustellen. Parallel zur Pumpe 1 befindet sich eine zu sätzliche, durch eine Zuüuhrzweigleitung 12f1 und eine Druckzweigleitung 12B an das Hauptnetz angeschlossene, durch den Ma schinenanlassmotor 12C angetriebene Pumpe 12.
In der Zweigleitung 12B befindet sich ein Rückschlagventil 7.2D.
Zwischen dem Filter 3A und dem Sperr hahn 6 ist eine Leitung 3B abgezweigt, welche mit der Überlaufleitung 11 verbunden ist und über ein Rückschlagventil 3C und eine weitere Leitung 5B zu einem Geschwindigkeitsregler 5 führt, der durch die Leitung 5A mit der Leitung 10A verbunden ist.
Das Ablassventil 7 ist mit einer Ablass- leitung 7A versehen und steht durch eine Leitung 7B mit der Überlaufleitung SB in Verbindung.
Die so erläuterte Einrichtung nach Fig.1 wirkt wie folgt: Um die Brennkraftmaschine anzulassen, wird der Hahn 6 geöffnet und der Anlass motor 12C erregt. Die Brennkraftmaschine wird somit aus der Ruhe beschleunigt, und es werden sowohl die Pumpe 12 als auch die Pumpe 1 angetrieben. Es ist nämEch nicht ökonomisch, die Pumpe 1 in ihrer Leistung so gross zu machen oder ihr Getriebe derart zu gestalten, dass ihre Leistung bezüglich-Druck und Menge für das Anlassen genügt; dafür ist die Pumpe 12 vorgesehen.
Beim Anlassen kann daher diese Pumpe 12 als Hauptliefer- quelle für den Brennstoff angesehen werden. Sie saugt Brennstoff durch die Leitungen 2,1 und 12A an und liefert ihn über die Leitung 12B so lange in die Leitung 3, wie der Motor 12C läuft. Dieser Brennstoff strömt durch die Leitung 3 zum Ventil 7 (das noch erläu tert wird) und dann zu den Brennern 9. Gleichzeitig leiten passende, in der Brenn- kraftmaschine vorgesehene Zündmittel die er forderliche Verbrennung ein.
Die Brenn- kraftmaschine wird weiter teilweise durch den Motor 12C und in zunehmendem Masse durch ihre eigene Kraft beschleunigt, und die Pumpe 1 beginnt wirksam zu werden und erhöht rasch den Brennstoffdruck in der Lei tung 3. Wenn dieser Druck den durch die Pumpe 12 erzeugten Druck übersteigt, schliesst. sich das Rüclkschlagventil 12D, und die Ver hältnisse sind so abgestimmt, dass in diesem Arbeitszeitpunkt der Motor 12C ausgeschaltet wird, so dass die Pumpe 12 stillsteht und die Brennkraftmaschine nun durch die Pumpe 1 allein beliefert wird.
Zum Anhalten der Brennkraftmaschine ist es nur erforderlich, den Hahn 6 zu schliessen. Wenn dies getan ist, verbindet das Ventil 7 das Brennstoffverteilrohr 8 und das Überlauf- sammelrohr 8A mit dem Ablass, so dass der Brennstoff aus diesen Teilen abgelassen und ausserdem durch den Druck, welchem die Brenner ausgesetzt sind, aus den Brennern zurückgeblasen wird, was ein Nachtropfen der Brenner verhindert und das Verteilrohr 8 leert, was praktisch als gut befunden wurde.
Das Ablassventil 7 verhindert also eine unerwünschte, nachteilige Brennstoffansamm lung an den Brennern. Es ist in Fig. 5 in Schliesslage und in Fig. 5A in Offenlage ge zeigt. Gemäss diesen beiden Figuren ist ein Gehäuse 510 an einem Ende mit einem An schluss 501 für den Eintritt von Brennstoff und am andern Ende mit einer Schraubkappe 516 versehen, die eine Verbindung mit dem Ablass 509 ergibt. Ein seitlicher Anschluss <B>502</B> führt den Brennstoff zur Abgabestelle, und ein weiterer seitlicher Anschluss 518 dient für die Verbindung mit der Lfiberlaufleitung.
Ein Ventilkörper 504, der mit einem An satzteil 511 und einem hohlzylindrischen, eine Auskehlung 513 aufweisenden Teil 520 ver sehen ist, ist in einer zylindrischen Bohrung 503 des Gehäuses 510 verschiebbar. Der An satz 57.1 ist von einem ringförmigen, nach giebigen Abdichtungsglied 512 umgeben, das den Ventilkörper 501- gegen den Ventilsitz 519 im Gehäuse 510 abdichtet, wobei der Ventil körper 504 unter dem Einfluss einer im hohl zylindrischen Teil 520 angeordneten Feder 506 steht, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Das Ende 514 des hohlzylindrischen Teils 520 liegt in der Lage nach Fig. 5A gegen ein nachgiebiges, ringförmiges Dichtungsglied 507 an und dichtet gegen dasselbe ab.
Die Stärke der Feder 506 wird so gewählt, dass, wenn der Brennstoffzufuhrdruck sieh unterhalb einem vorgewählten Wert befindet, die genannte Feder den Ansatz 511 gegen den Sitz<B>519</B> (gemäss Fig. 5) drückt, und in dieser Lage steht der Anschluss 502 durch die Aus kehlung 513 mit dem Ablass 509 in Verbin dung; gleichzeitig ist auch der Anschluss 518 mit dem genannten Ablass durch eine ring förmige Kammer 517 und die Auskehlung 513 in Verbindung.
Wenn dagegen der Brenn stoffzufuhrdruck den vorgewählten Wert über steigt, wird der Ventilkörper 504 in die in Fig. 5A gezeigte Lage bewegt, in welchem Fall Brennstoff vom Anschluss 501 zum An schluss 502 gelangt, während der Ablass gegen die Anschlüsse 502 und 518 abgesperrt ist. Wenn also Betriebsdruck in der Leitung 3 stromabwärts des Hahnes 6 herrscht, so ver bindet das Ventil 7 diese Leitung 3 mit dem Brennstoffverteilrohr 8; wenn jedoch dieser Druck aufhört, öffnet dieses Ventil das Ver- teilrohr 8 und das überlaufsammelrohr 8.,1 zum Ablass.
Als Ersatz für die Pumpe 12 kann ge mäss Fig. 1A. für den Anlassvorgang ein Drucksammelbehälter 15 vorgesehen sein, der, wenn der Motor 12C läuft, durch die Pumpe 1 geladen wird. Danach wird der Hahn 6 ge öffnet, und der Inhalt des Behälters 15 strömt zufolge seines Druckes zu den Brennern 9.
Dieser Anfangsdruckstoss ist so angepasst, dass die Zerstäubung des Brennstoffes und die allgemeinen Anlassbedingungen gewährleistet sind. Inzwischen führt die Pumpe 1 natürlich weiter Brennstoff zu, und die Maschine be schleunigt sich bis zur benötigten Leerlauf geschwindigkeit. Beim Anhalten durch Schlie ssen des Hahnes 6 wird der Druck im Behäl ter gespeichert, weil das R.ückschlagventil 15A geschlossen ist. Dieser Druck steht für das nächste Anlassen zur Verfügung. Er wird durch das Manometer 14 angezeigt.
Er wird durch die Feder im Behälter 15 bestimmt.
Gemäss Fig. 1B kann zwischen die Pumpe 1 und das Filter 3A eine weitere Ptunpe 19 eingesetzt sein, die gleichzeitig mit der Pumpe 1 angetrieben wird und so angeschlossen ist, dass sie parallel zur Pumpe 1 durch die Lei tungen 18, 18A, das Rückschlagventil 20 und die Leitung 18B fördert, wenn ein druck betätigtes Umsteuerventil 16 dies zulässt. Diese Bedingung ist beim Anlassen erfüllt, wenn der Brennstoffdruck im Rohr 17A, der über das Rohr 16C wirkt,
zu niedrig ist, um das Ventil 16 umzusteuern. Wenn der Brenn stoffdruck einen vorgewählten Wert über steigt, steuert das Ventil 16 um, und die Pumpe 19 setzt dann den Brennstoff im Leer lauf von der Leitung 18 über die Leitung 16D, das Ventil 16 und die Leitungen 16A und 16B in Umlauf. Die Pumpe 1 übernimmt die ganze Belastung.
Der von der Pumpe 19 gelieferte Brennstoff wird durch das Rück schlagventil 17 daran gehindert, zur Pumpe 1 zurückzukehren. Wenn diese Pumpe 1 aus fällt, steuert das Ventil 16 wieder um, und die Pumpe 19 übernimmt dann die ganze Be lastung. Diese Pumpe 19 kann zusammen mit der Stosspumpe 12 benutzt werden, oder ge- wünschtenfalls kann die Pumpe 12 wegfallen, da die Piunpe 19 als zusätzliche Anlasspumpe wirkt.
Das überlaufventil 10 besitzt gemäss Fig. 2 ein Gehäuse 201 mit einem Drosselkörper 203, der durch ein Federpaket 204 gegen seinen Sitz 202 gedrückt wird, das anderseits an der Unterseite eines Kolbens 205 abgestützt ist, der im Einsatzzylinder<B>205,1</B> der Kammei 204.4 verschiebbar ist. Der Überlaufbrenn- stoff tritt durch den Anschluss 203A in das Ventil ein und geht durch den Anschluss 206 und die Leitung 11 (Fug. 1) zum Vorrats behälter.
Der Drosselkörper 203 wird durch die Feder 219 offen gehalten, solange der Brenn stoffdruck gering ist, was beim Anlassen der Fall ist. Wenn sich die Geschwindigkeit der Maschine erhöht, wird auch der Druck des als Servomittel verwendeten Brennstoffes grösser. Der Servokolben 205 bewegt sich dann langsam abwärts und belastet das Federpaket 204, so dass der Drosselkörper 203 allmählich schliesst.
Im Gehäuse 201 ist ferner ein Druck begrenzungsventil 220 untergebracht, das einen Kolben 222 aufweist, der in einer Bohrung 223 beweglich und mit einer Grundplatte 224 starr verbunden ist, die in einer Kammer 225 verschiebbar ist und unter der Wirkung einer Feder 226 steht, welche bestrebt ist, den Kol ben 222 zu veranlassen, die Durchlässe 227, 228 zu öffnen.
Der als Servomittel wirkende Brennstoff tritt durch den Durchlass 221 in das Ventil 220 ein, und in der gezeigten Lage tritt ein Teil dieses Brennstoffes in den Durchlass 227 ein, und der verbleibende Teil strömt in den Durchlass 228, dann in die Kammer 229 und durch die Leitung 230 zum Durchlass 210, welcher für die Zulassiuig des Servomittels zum Steuerschieber 209 dient. Der Durchlass 208 an diesem Schieber ist durch die Kammer 240 mit dem Raum 207 oberhalb des Kolbens 205 verbunden.
Die Feder 226 ist so eingestellt, dass, wenn der Druck des als Servomittel dienenden Brennstoffes einen vorgewählten Wert über steigt, dieser Teil des Brennstoffes, welcher in den Durchlass 227 und in den Raum 231 eintritt, die Feder 226 überwindet und be wirkt, dass der Kolben 222 die Durchlässe 227, 228 schliesst.
Die Kraft des Federpaketes 204 auf den Drosselkörper 203 hängt von der Lage des Kolbens 205 ab. Auf diesen wirkt der Servo- mitteldruck im Raum 207, der mit denn Durchlass 208 in Verbindung steht, der durch den Schieber 209 gesteuert wird, welcher ent weder Servomittel vom Durehlass 210 zum Raum 207 zulässt oder dieses aus dem Raum 207 über die Durchlässe 211 und<B>208--1</B> und den Raum 1.4 herauslässt. Wenn der Schieber 209 in seiner Mittellage ist, gestattet er vor teilhaft einen kleinen Durchfluss vom Durch lass 210 zum Durchlass 211.
Die Stange 209A des Schiebers 209 wird durch die Deformation der luftleeren, baro metrischen Dosen 212 bewegt, die auf den umgebenden Druck in der Kammer 213 an sprechen, welcher eine < )ffnung 214 zugeord net ist, die gegen den Eintritt von Fremd körpern geschützt ist. Die Dosen 212 sind auf der Tragstange 21.5 angeordnet, auf deren gabelförmiges Ende 2161 ein Schwinghebel 216 einwirkt, der auf dem Zapfen 216B ge lagert ist und auf den die im Gehäuse 201 verschiebbare Stange 217 wirkt, deren oberes Ende gegen den Kolben 205 anschlägt. Durch Ausdehnung der Dosen 212 wird der Schieber 209 angehoben, so dass das Servomittel aus dem Raum 207 ausfliesst, der Kolben 205 durch den Einfluss des Federpaketes 204 hochgeht und dadurch der Drosselkörper 203 gehoben wird.
Die Stange 217 wird auch angehoben und dadurch die Tragstange 215 i der Dosen 212 gesenkt. Dieser Vorgang er gibt sich, wenn der Druck in der Kammer 213 sinkt, das heisst bei Zunahme der Höhe oder Abnahme des Barometerdruckes bei gleicher Höhe. Dies ergibt im fiberlaufventil eine Herabsetzung des Drosseldruckes, wodurch die Menge des überlaufenden Brennstoffes er höht und die Brennstoffzufuhr zu den Bren nern erniedrigt wird.
Die Lage des Drehzapfens<I>216B</I> ist von Hand einstellbar, damit der Überlauf auch willkürlich gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck trägt ein auf einer Achse 233 be festigter Hebel 232, der mit dem Hebel 4 gemäss Fig. 1 identisch oder durch ein Ge stänge verbunden sein kann, einen Exzenter zapfen 234, der zwischen zwei Flanschen 235 einer Hülse 236 liegt, die mit einem beweg lichen Block 237 starr verbunden ist, der ver- schiebbar im Gehäuse 201 geführt ist. Die Flansche 235 sind dabei im Hals 238 des CTehäuses 20l. verschiebbar. Die Hülse 236 ist. relativ zu der Stange 239 verschiebbar, und ihre Bewegung verschiebt somit den im Block 237 angeordneten Drehzapfen 216B.
Da die Lage der Stange 217 durch die des Kolbens 205 bestimmt ist, erzeugt die Bewe gung des Drehzapfens 216B eine Drehung des Schwinghebels 216, durch welche die Dosen 212 als Ganzes und der Steuerschieber 209 verstellt werden.
Um. somit die Maschinengeschwindigkeit herabzusetzen, wird der Hebel 232 so gedreht, dass sieh der Zapfen 234 aufwärts bewegt. Da durch wird auch der Drehzapfen 216B auf wärts bewegt und bewirkt, dass der Schwing hebel 216 im Uhrzeigersinn bewegt und der Schieber 209 gehoben wird. Dies entlastet den Kolben 205 und ermöglicht dem Drossel körper 203, sich aufwärts zu bewegen, wo durch der Drosseldruck herabgesetzt wird und die Menge des überlaufenden Brennstoffes erhöht wird, so dass die Brennerleistung und die Maschinengeschwindigkeit herabgesetzt werden.
Ein Sieherheitsv entil 2.11 ist für den Fall vorgesehen, wenn das Ventil 220 versagt und kein Brennstoff benutzt wird.
Der Sperrhahn 6 weist nach Fig. 3 ein Gehäuse 301 auf, das einen Einlassanschluss 302 und einen Auslassansehluss 303 besitzt. Eine Betätigungsspindel 304 ragt in das Ge häuse hinein und besitzt einen Flansch 304-1. Zwischen diesem Flansch und einem Einsatz im Gehäuse 301 befindet sich eine Dichtungs scheibe 304B aus künstlichem Gummi. Die Spindel 304 besitzt. ferner einen exzentrischen, an ihrem. innern Ende gebildeten Zapfen 305, welcher in einen Querschlitz einer Stange 306 eingreift, die in Bohrungen des Gehäuses 301 geführt ist.
Die Stange trägt einen Abschluss- körper 307, der mit einem Sitz im Gehäuse zusammenwirkt und zweckmässig durch eine Feder 308 gegen diesen Sitz gedrückt wird. Durch Drehung der Spindel 304 kann der Hahn geöffnet und wieder geschlossen werden. Es wurde festgestellt, dass ein solcher Hahn den relativ hohen benutzten Brennstoffdrük- ken gut angepasst ist und für seine Betäti gung nur eine verhältnismässig kleine Dreh kraft benötigt.
In Fig. 4 ist der Regler 5 für die Erleich terung der Beschreibung der Wirkungsweise wesentlich vereinfacht gezeigt. Ein Satz von Fliehgewichten 401 wird durch eine durch die Maschine angetriebene Spindel 402 in Dre hung versetzt, und diese Gewichte drücken durch Zentrifugalwirkung eine Scheibe 403 axial gegen eine Feder 404, welche einstell bar oder für eine gewünschte Betriebs geschwindigkeit ausgewählt ist.
Die Scheibe 403 sitzt auf einer Stange 403A und bewegt diese Stange bei der Reglerbetätigung axial, wodurch ein Schwinghebel 405 bewegt wird, der seinerseits über eine Stange 406 einen Schieber 407 betätigt, welcher druckausge glichen ist und das wirksame Öffnen einer Reihe von Brennstoffkanälen 408 steuert,
welche einen Einlassanschluss 409 mit einem Auslassanschluss 410 verbinden. Die Kanäle 408 sind axial versetzt und überlappen sich ein wenig in dieser Richtung. Der Regler bewirkt, dass der ausgeglichene Schieber die Brennstoffkanäle freigibt, wodurch der Brenn stoff durch den Regler hindurchgeht und den Überlauf vergrössert.
In der Praxis wird die Packung 406A der Stange 406 durch eine Reihe von elastischen oder biegsamen Dia- phragmen ersetzt, um Reibungswirkungen zLt vermeiden, welche einer genauen Regelung entgegenstehen. Ein Ablassanschluss ist bei 411 vorgesehen.
Es ist ersichtlich, dass ein solcher Regler in der Tat ein zweites überlaufventil darstellt, das parallel zu dem überlaufventil 10 ge schaltet ist. Die Steuerung der Brenner durch den Überlauf ermöglicht es, den Pumpendruck innerhalb enger Grenzen konstantzuhalten, so dass auch die Wirbeluug im Brenner die gleiche bleibt.
Die Brenner ergeben daher eine gleichförmig feine Zerstäubung sogar bei sehr geringer Brennerleistumg. Bei kleiner Brennerleistung herrscht nämlich noch immer ein maximaler Durchfluss durch die Wirbel- kammer, wobei der grösste Teil des Flusses durch den Überlauf zurückgeleitet wird, die Wirbelgeschwindigkeit aber aufrechterhalten bleibt. Es ist hauptsächlich diesem Umstand zuzuschreiben, dass die beschriebene Einrich tung Vorteile in der Wirkungsweise besitzt.
Fuel supply and control device on internal combustion engines. The invention relates to a fuel supply and control device on internal combustion engines with a burner which has a swirl chamber in which fuel entering under pressure from a source is set in swirl through a fuel supply opening and which is connected to the burner opening for atomizing the fuel and to a Overflow opening is provided to which an overflow line is closed to return fuel to the source.
An example of such a machine is an aircraft engine which has a compressor in the air outlet of which liquid fuel is burned, the resulting gases driving a gas turbine in which part of the energy is used to drive the compressor while the remaining energy of the exhaust gases is used to generate propulsion. In such machines, the fuel is automatically controlled.
According to the present invention, the device is provided with means to change the ratio between the amount of fuel supplied to the chamber from the source and the amount of fuel returned through the overflow duct, so that more or less fuel is forced to exit the burner opening, which with tel are set up for actuation by hand and automatically as a function of at least one control variable.
Through this change in the ratio between the amount of fuel to be fed and the amount of return flow, the fuel is controlled.
In the device, two fuel pumps can be provided, which are driven by the machine and are of the positive displacement type. At low machine speeds, the pumps work in parallel, while at higher speeds one pump takes over the entire supply and the other runs empty. These pumps can be supplemented by a third pump which is driven by a starter motor. A pressure reservoir can also be provided, especially for starting.
The fuel is preferably barometrically controlled, specifically by an overflow valve which has a throttle body which is loaded by a servo pressure medium. the pressure of which is controlled by a barometric can.
In addition, there is advantageously a drain valve which, when the fuel supply pressure falls below a selected minimum value, connects the overflow line of the burner to a drain.
The fuel can also be controlled by a speed regulator, or both barometric and speed control can be used in certain circumstances. In addition to the above-mentioned organs, a stopcock is advantageously provided, the closing of which prevents any fuel from reaching the machine; Furthermore, check valves can be arranged to keep the fuel lines full.
In the drawing, an execution example and various variants of the subject invention He are shown.
Fig. 1 shows schematically a fuel supply and control device; Fig. 1A is a view of a modified embodiment of a portion thereof; Fig. 1B is a view of a modified embodiment of another part; Fig. 2 is a section of the barometrically controlled overflow valve; Fig. 3 is a section of a stopcock;
Fig. 4 is a section of a speed governor, and Figs. 5 and 5A are sections of a relief valve.
The main fuel pump 1 is driven by the engine and is advantageously a simple gear pump. The fuel is supplied from a container (not shown) through a line 2, and the pump delivers the fuel through the main pressure line 3, through a high pressure filter 3A, through the manual high pressure shut-off valve 6 and the drain valve 7 to the distribution. ring tube 8,
from which the fuel burners 9 branch off.
These burners 9 have a cylindrical swirl chamber which is provided with a tangential fuel supply opening through which it is fed with fuel under pressure, so that the fuel in the chamber is made to swirl.
Each vortex chamber is provided with an axial burner opening to atomize the fuel and an axial overflow opening. The burners 9 are thus run-controlled, that is to say part of the fuel is passed back through overflow channels, each of which is connected to an overflow collecting ring pipe 8A. The fuel is then returned to the storage tank through a line SB, a check valve 13, a line 10A, an overflow valve 10 and an overflow line 11.
Opening the overflow valve 10 increases the overflow and thereby reduces the performance of the burner 9 and vice versa: Apart from decorative actuation by the hand lever 4, the overflow valve 10 is set up for automatic control by the barometric pressure, so that a reduced barometric dirt causes an increase in the overflow and correspondingly less flow through the burners 9, which eliminates the need for the pilot,
adjust the overflow valve to maintain a constant machine speed during pressure changes, either as a result of a change in altitude or the pressure at a constant altitude. Parallel to the pump 1 there is an additional pump 12, which is connected to the main network by a supply branch line 12f1 and a pressure branch line 12B and driven by the machine starter motor 12C.
A check valve 7.2D is located in the branch line 12B.
Between the filter 3A and the stopcock 6 a line 3B is branched off, which is connected to the overflow line 11 and leads via a check valve 3C and another line 5B to a speed controller 5, which is connected to the line 10A by the line 5A.
The drain valve 7 is provided with a drain line 7A and is connected to the overflow line SB through a line 7B.
The device according to FIG. 1 explained in this way works as follows: In order to start the internal combustion engine, the cock 6 is opened and the starter motor 12C is excited. The internal combustion engine is thus accelerated from rest, and both the pump 12 and the pump 1 are driven. Namely, it is not economical to make the pump 1 so large in output or to design its transmission in such a way that its output in terms of pressure and quantity is sufficient for starting; the pump 12 is provided for this.
When starting, this pump 12 can therefore be regarded as the main supply source for the fuel. It sucks in fuel through lines 2, 1 and 12A and delivers it through line 12B into line 3 as long as the engine 12C is running. This fuel flows through the line 3 to the valve 7 (which will be explained below) and then to the burners 9. At the same time, suitable ignition means provided in the internal combustion engine initiate the required combustion.
The internal combustion engine is further accelerated partly by the motor 12C and increasingly by its own power, and the pump 1 begins to operate and rapidly increases the fuel pressure in the line 3. When this pressure exceeds the pressure generated by the pump 12 exceeds, closes. the check valve 12D and the ratios are coordinated so that the motor 12C is switched off at this point in time, so that the pump 12 comes to a standstill and the internal combustion engine is now supplied by pump 1 alone.
To stop the internal combustion engine, it is only necessary to close the cock 6. When this is done, the valve 7 connects the fuel distribution pipe 8 and the overflow manifold 8A to the drain, so that the fuel is drained from these parts and also blown back from the burners by the pressure to which the burners are subjected, which is a The burner prevents dripping and the distributor pipe 8 empties, which was found to be practically good.
The drain valve 7 thus prevents undesirable, disadvantageous fuel accumulation on the burners. It is shown in Fig. 5 in the closed position and in Fig. 5A in the open position. According to these two figures, a housing 510 is provided at one end with a connection 501 for the entry of fuel and at the other end with a screw cap 516 which results in a connection with the outlet 509. A side connection <B> 502 </B> leads the fuel to the delivery point, and another side connection 518 is used for the connection to the overflow pipe.
A valve body 504, which is seen with an attachment part 511 and a hollow cylindrical, a groove 513 having part 520 is displaceable in a cylindrical bore 503 of the housing 510. The approach 57.1 is surrounded by an annular, flexible sealing member 512 that seals the valve body 501 against the valve seat 519 in the housing 510, the valve body 504 being under the influence of a spring 506 arranged in the hollow cylindrical part 520, as in Fig. 5 is shown.
In the position according to FIG. 5A, the end 514 of the hollow cylindrical part 520 rests against a flexible, annular sealing member 507 and seals against the same.
The strength of the spring 506 is selected so that when the fuel supply pressure is below a preselected value, said spring presses the extension 511 against the seat 519 (according to FIG. 5), and in this position port 502 is connected to drain 509 through groove 513; at the same time, the connection 518 is also connected to said outlet through an annular chamber 517 and the groove 513.
If, on the other hand, the fuel supply pressure rises above the preselected value, the valve body 504 is moved into the position shown in FIG. 5A, in which case fuel from connection 501 to connection 502, while the drain to connections 502 and 518 is blocked. So if there is operating pressure in line 3 downstream of the tap 6, the valve 7 connects this line 3 with the fuel distribution pipe 8 ver; However, if this pressure ceases, this valve opens the distribution pipe 8 and the overflow collecting pipe 8, 1 for drainage.
As a replacement for the pump 12, according to FIG. 1A. a pressure accumulator 15 can be provided for the starting process, which is charged by the pump 1 when the engine 12C is running. Then the tap 6 is opened and the contents of the container 15 flow to the burners 9 due to its pressure.
This initial pressure surge is adjusted so that the atomization of the fuel and the general starting conditions are guaranteed. In the meantime, the pump 1 continues to supply fuel, of course, and the machine accelerates to the required idling speed. When stopping by closing the tap 6, the pressure is stored in the container because the non-return valve 15A is closed. This pressure is available for the next start. It is indicated by the pressure gauge 14.
It is determined by the spring in the container 15.
According to Fig. 1B, a further Ptunpe 19 can be inserted between the pump 1 and the filter 3A, which is driven simultaneously with the pump 1 and is connected in such a way that it runs parallel to the pump 1 through the lines 18, 18A, the non-return valve 20 and the line 18B delivers when a pressure actuated reversing valve 16 allows it. This condition is met when starting when the fuel pressure in pipe 17A, which acts via pipe 16C,
is too low to reverse valve 16. When the fuel pressure rises above a preselected value, the valve 16 reverses, and the pump 19 then sets the idling fuel from the line 18 through the line 16D, the valve 16 and the lines 16A and 16B in circulation. The pump 1 takes over the whole load.
The fuel supplied by the pump 19 is prevented by the check valve 17 from returning to the pump 1. If this pump 1 fails, the valve 16 controls again, and the pump 19 then takes over the entire load. This pump 19 can be used together with the shock pump 12 or, if desired, the pump 12 can be omitted, since the pump 19 acts as an additional starting pump.
According to FIG. 2, the overflow valve 10 has a housing 201 with a throttle body 203, which is pressed by a spring assembly 204 against its seat 202, which on the other hand is supported on the underside of a piston 205 which is located in the insert cylinder <B> 205.1 </ B> the chamber 204.4 is displaceable. The overflow fuel enters the valve through port 203A and goes through port 206 and line 11 (Fig. 1) to the storage tank.
The throttle body 203 is kept open by the spring 219 as long as the fuel pressure is low, which is the case when starting. As the speed of the machine increases, so does the pressure of the fuel used as the servo means. The servo piston 205 then moves slowly downwards and loads the spring assembly 204 so that the throttle body 203 gradually closes.
In the housing 201, a pressure relief valve 220 is also housed, which has a piston 222 which is movable in a bore 223 and rigidly connected to a base plate 224, which is displaceable in a chamber 225 and is under the action of a spring 226, which strives is to cause the piston 222 to open the passages 227, 228.
The servo-acting fuel enters valve 220 through passage 221 and, in the position shown, some of this fuel enters passage 227 and the remainder flows into passage 228, then into chamber 229 and through Line 230 to passage 210, which is used for admitting the servo means to the control slide 209. The passage 208 on this slide is connected to the space 207 above the piston 205 through the chamber 240.
The spring 226 is set so that when the pressure of the fuel serving as servo means rises above a preselected value, this part of the fuel, which enters the passage 227 and into the space 231, overcomes the spring 226 and causes the Piston 222 closes the passages 227, 228.
The force of the spring assembly 204 on the throttle body 203 depends on the position of the piston 205. The servo medium pressure acts on this in space 207, which is connected to the passage 208, which is controlled by the slide 209, which either allows servo means from the passage 210 to the room 207 or this from the room 207 via the passages 211 and <B> 208--1 </B> and lets out room 1.4. When the slide 209 is in its central position, it advantageously allows a small flow from the passage 210 to the passage 211.
The rod 209A of the slide 209 is moved by the deformation of the evacuated, barometric cans 212, which respond to the surrounding pressure in the chamber 213, to which an opening 214 is assigned that is protected against the ingress of foreign bodies . The cans 212 are arranged on the support rod 21.5, on whose fork-shaped end 2161 a rocker arm 216 acts, which is mounted on the pin 216B and on which the rod 217, which is displaceable in the housing 201 and whose upper end strikes the piston 205, acts. The slide 209 is raised by the expansion of the cans 212, so that the servo means flows out of the space 207, the piston 205 goes up under the influence of the spring assembly 204 and the throttle body 203 is thereby raised.
The rod 217 is also raised, thereby lowering the support rod 215 i of the cans 212. This process occurs when the pressure in the chamber 213 drops, that is, when the height increases or the barometric pressure decreases at the same height. This results in a reduction in the throttle pressure in the overflow valve, whereby the amount of overflowing fuel it increases and the fuel supply to the burners is lowered.
The position of the pivot <I> 216B </I> can be adjusted by hand so that the overflow can also be controlled arbitrarily. For this purpose, a lever 232 fastened on an axis 233, which can be identical to the lever 4 according to FIG. 1 or can be connected by a Ge linkage, carries an eccentric pin 234 which lies between two flanges 235 of a sleeve 236 which is connected to a movable block 237 is rigidly connected, which is slidably guided in the housing 201. The flanges 235 are in the neck 238 of the C housing 20l. movable. The sleeve 236 is. slidable relative to the rod 239, and its movement thus displaces the pivot pin 216B located in block 237.
Since the position of the rod 217 is determined by that of the piston 205, the movement of the pivot pin 216B produces a rotation of the rocker arm 216, by means of which the cans 212 as a whole and the control slide 209 are adjusted.
Around. thus reducing the machine speed, the lever 232 is rotated so that the pin 234 moves upward. Since the pivot pin 216B is also moved upwards and causes the rocker arm 216 to move clockwise and the slide 209 to be lifted. This relieves the piston 205 and enables the throttle body 203 to move upwards, where the throttle pressure is reduced and the amount of overflowing fuel is increased, so that the burner output and the engine speed are reduced.
A safety valve 2.11 is provided in the event that valve 220 fails and no fuel is used.
According to FIG. 3, the stopcock 6 has a housing 301 which has an inlet connection 302 and an outlet connection 303. An actuating spindle 304 protrudes into the housing and has a flange 304-1. Between this flange and an insert in the housing 301 there is a sealing washer 304B made of artificial rubber. The spindle 304 has. also an eccentric one on hers. pin 305 formed in the inner end, which engages in a transverse slot of a rod 306 which is guided in bores in the housing 301.
The rod carries a closing body 307 which cooperates with a seat in the housing and is expediently pressed against this seat by a spring 308. By rotating the spindle 304, the tap can be opened and closed again. It was found that such a cock is well adapted to the relatively high fuel pressures used and only requires a relatively small turning force to operate.
In Fig. 4, the controller 5 is shown significantly simplified to facilitate the description of the operation. A set of flyweights 401 is set in rotation by a spindle 402 driven by the machine, and these weights press by centrifugal action a disc 403 axially against a spring 404 which is adjustable bar or selected for a desired operating speed.
The disc 403 sits on a rod 403A and moves this rod axially when the regulator is actuated, whereby a rocker arm 405 is moved, which in turn actuates a slide 407 via a rod 406, which is pressure-balanced and controls the effective opening of a series of fuel channels 408,
which connect an inlet port 409 to an outlet port 410. The channels 408 are axially offset and slightly overlap in that direction. The regulator causes the balanced slide to open the fuel channels, causing the fuel to pass through the regulator and increase the overflow.
In practice, the packing 406A of the rod 406 is replaced by a series of elastic or flexible diaphragms, in order to avoid frictional effects which prevent precise regulation. A drain port is provided at 411.
It can be seen that such a controller is in fact a second overflow valve which is connected in parallel with the overflow valve 10. Controlling the burner through the overflow makes it possible to keep the pump pressure constant within narrow limits, so that the vortex in the burner also remains the same.
The burners therefore produce a uniformly fine atomization even with a very low burner output. When the burner output is low, there is still a maximum flow through the vortex chamber, with most of the flow being returned through the overflow, but the vortex speed being maintained. It is mainly due to this fact that the device described has advantages in the mode of operation.