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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Brennstoffdruckregler z. B. für einen Zerstäuberbrenner.
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Zerstäuberbrenner, welche vor allem
auch in Fahrzeugheizgeräten
zur Wärmeerzeugung
eingesetzt werden, umfassen im Allgemeinen zumindest eine Zerstäuberdüse, durch
welche unter Druck zugeführter
Brennstoff zerstäubt
wird. Der zerstäubte Brennstoff
wird dann mit der beigemengten Verbrennungsluft verbrannt. Die Heizleistung
eines derartigen Brenners wird im Allgemeinen über die zugeführte Brennstoffmenge
eingestellt. Dabei ist die Regelung derart ausgelegt, dass das Heizgerät abhängig von
der Temperatur eines zu erwärmenden
Mediums ein- bzw. ausgeschaltet wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine ein häufiges
Ein- und Ausschalten eines Brenners vermeidende Möglichkeit
zur Anpassung der Heizleistung an den aktuellen Wärmebedarf
bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird diese Aufgabe gelöst
durch einen Brennstoffdruckregler, insbesondere für einen
in einem Fahrzeugheizgerät eingesetzten
Zerstäuberbrenner,
welcher Brennstoffdruckregler ein Druckregelorgan umfasst, dessen Regelwirkung
in Abhängigkeit
von einer geforderten Heizleistung veränderbar ist.
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Derartige Brennstoffdruckregler dienen grundsätzlich dazu,
den Druck des zu einer Zerstäuberdüse geleiteten
Brennstoffs in definierter Art und Weise einzustellen. Insbesondere
sorgen bekannte Brennstoffdruckregler dafür, dass Druckschwankungen im
Bereich einer Brennstoffpumpe und damit möglicherweise einhergehende
Heizleistungsschwankungen ausgeglichen werden. Die vorliegende Erfindung
geht den Weg über
das Druckregelorgan um so Einfluss zu nehmen, dass je nach geforderter
Heizleistung die Bereitstellung eines entsprechend angepassten Brennstoffdrucks
und somit einer entsprechend angepassten zu einer Zerstäuberdüse geführten bzw. über diese
zerstäubten
Brennstoffmenge ermöglicht
wird.
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Wie bereits angesprochen, kann die
geforderte Heizleistung im Wesentlichen bestimmt sein durch die
Temperatur eines zu erwärmenden
Mediums.
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Um die Veränderung der Regelwirkung des Druckregelorgans
in einfacher Art und Weise erlangen zu können, wird vorgeschlagen, dass
das Druckregelorgan durch den im Brennstoff vorherrschenden Brennstoffdruck
gegen die Vorspannwirkung einer ersten Rückstellanordnung beaufschlagt
ist, so dass sich eine Brennstoffabflussmenge aus einem Brennstoff
enthaltenden Raumbereich einstellt.
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Beispielsweise kann der Aufbau derart
sein, dass das Druckregelorgan einen in einem Zylinderelement verlagerbaren
und durch den Brennstoffdruck einerseits und von der ersten Rückstellanordnung andererseits
beaufschlagten Kolben umfasst, durch welchen in Abhängigkeit
vom Brennstoffdruck eine in dem Zylinderelement vorgesehene Kanalanordnung überdeckbar
ist. Durch Änderung
dieser Überdeckung
kann also der offene Querschnitt der Kanalanordnung und somit eine
im Bereich des Eintritts in diese Kanalanordnung generierte Drosselwirkung verändert werden,
wodruch ein Einfluss auf die Brennstoffabflussmenge genommen wird.
Hier kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in dem Kolben eine
erste Kanalanordnung vorgesehen ist, welche zu dem Brennstoff enthaltenden
Raumbereich offen ist und in einem ersten Mündungsbereich zu einer Außenumfangsfläche des
Kolbens offen ist, dass in dem Zylinderelement eine zweite Kanalanordnung ausgebildet
ist, die in einem zweiten Mündungsbereich
zu einer Innenumfangsfläche
des Zylinderelements offen ist, und dass durch Relativbewegung zwischen
Kolben und Zylinderelement ein Überlapp des
ersten Mündungsbereichs
mit dem zweiten Mündungsbereich
veränderbar
ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffdruckregler
kann weiter vorgesehen sein, dass durch zunehmenden Brennstoffdruck
der Kolben in Richtung Vergrößerung des Überlapps
des ersten Mündungsbereichs
mit dem zweiten Mündungsbereich beaufschlagbar
ist. Um weiterhin bei zunehmender geforderter Heizleistung dafür sorgen
zu können, dass
die über
die beiden Mündungsbereiche
bei vorhandenem Überlapp
derselben abfließende
Brennstoffmenge verringert wird, wird vorgeschlagen, dass die Vorspannwirkung
der ersten Rückstellanordnung mit
zunehmender geforderter Heizleistung zunimmt und dass durch zunehmende
Vorspannwirkung der ersten Rückstellanordnung
der Kolben in Richtung Verringerung des Überlapps des ersten Mündungsbereichs
mit dem zweiten Mündungsbereich
beaufschlagbar ist.
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Eine sehr einfach zu realisierende,
mechanisch stabil arbeitende Ausgestaltungsform der ersten Rückstellanordnung
kann vorsehen, dass diese eine Rückstellfeder
umfasst, deren Vorspannung in Abhängigkeit von der geforderten
Heizleistung veränderbar
ist. In diesem Falle kann die Beeinflussung der Vorspannwirkung
dadurch erlangt werden, dass die Rückstellfeder bezüglich des
Kolbens einerseits und bezüglich
einer Abstützanordnung
andererseits abgestützt
ist und dass ein durch die Abstützanordnung
für die
Rückstellfeder
bereitgestellter Abstützbereich
in Abhängigkeit
von der geforderten Heizleistung verlagerbar ist. Dies kann beispielsweise
dadurch erfolgen, dass die Abstützanordnung
ein durch Temperaturänderung
in seiner Außenabmessung veränderbares
Dehnelement umfasst.
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Weiter ist es zur Beeinflussung der
Brennstoffabflussmenge möglich,
dass das Zylinderelement in Abhängigkeit
von der geforderten Heizleistung bezüglich eines Gehäuses verlagerbar
ist. Insbesondere bei einer Ausgestaltung mit den beiden vorangehend
angesprochenen in Überlapp
bringbaren Mündungsbereichen
kann dabei weiter vorgesehen sein, dass das Zylinderelement mit
zunehmender geforderter Heizleistung in Richtung Verringerung des Überlapps
des ersten Mündungsbereichs mit
dem zweiten Mündungsbereich
verlagerbar ist.
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Um die in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung
vorzunehmende Verlagerung des Zylinderelements erlangen zu können, kann
ein Einstellelement vorgesehen sein, welches das Zylinderelement
in Abhängigkeit
von der geforderten Heizleistung gegen die Wirkung einer zweiten
Rückstellanordnung
beaufschlagt. Dabei kann eine Abmessung des Einstellelements in
Abhängigkeit
von der geforderten Heizleistung einstellbar sein, so dass zusammen
mit der Veränderung
der Abmessung des Einstellelements auch eine Lageveränderung
des Zylinderelements im Gehäuse
entgegen der Vorspannwirkung der zweiten Rückstellanordnung erzeugt wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend einen
Zerstäuberbrenner
mit wenigstens einer Zerstäuberdüse, eine
Brennstoffpumpanordnung zum Fördern
von Brennstoff von einem Brennstoffreservoir zu der wenigstens einen
Zerstäuberdüse sowie
einen erfindungsgemäßen Brennstoffdruckregler zur
Druckeinstellung in einem Leitungsbereich zwischen der Brennstoffpumpanordnung
und der wenigstens einen Zerstäuberdüse.
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Durch den erfindungsgemäßen Brennstoffdruckregler
wird bei einer diesen umfassenden Heizeinrichtung also in Abhängigkeit
von der geforderten Heizleistung, beispielsweise in Abhängigkeit
von der in einem zu erwärmenden
Medium vorhandenen Temperatur, durch Veränderung der Regelcharakteristik
des Druckreglers ein Einfluss auf die in eine Brennkammer gelan gende
Brennstoffmenge genommen. Um dabei sicherzustellen, dass die in
der Brennkammer ablaufende Verbrennung unter optimalen Verbrennungsbedingungen
erfolgt, also beispielsweise so erfolgt, dass die Schadstoffemission der
Verbrennung möglichst
gering ist, wird gemäß einem
weiteren vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen,
dass die Heizeinrichtung ferner eine Luftförderanordnung zum Fördern von Verbrennungsluft
in den Verbrennungsraum umfasst, wobei eine Förderleistung der Luftförderanordnung
in Übereinstimmung
mit einer Veränderung
der Regelwirkung des Druckregelorgans zur Anpassung der in den Brennraum
eingeleiteten Verbrennungsluftmenge veränderbar ist. Somit kann sichergestellt
werden, dass das Verhältnis
von Verbrennungsluft zu eingespritztem Brennstoff immer in einem
geeigneten Bereich liegt.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen
detailliert beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Prinzipansicht einer Heizeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffdruckregler;
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2 eine
Längsschnittansicht
eines erfindungsgemäßen Druckreglers
in einem Zustand mit geringerer geforderter Heizleistung;
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3 eine
der 2 entsprechende
Ansicht des Druckreglers in einem Zustand mit größerer geforderter Heizleistung;
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4 eine
Längsschnittansicht
eines weiteren erfindungsgemäßen Druckreglers
in einem Zustand mit geringerer geforderter Heizleistung;
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5 den
in 4 dargestellten Druckregler in
einem Zustand mit größerer geforderter
Heizleistung;
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6 eine
der 1 entsprechende
Ansicht einer Heizeinrichtung mit einem alternativ ausgestalteten
Brennstoffdruckregler.
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Mit Bezug auf die 1 wird zunächst allgemein eine Heizeinrichtung 10 beschrieben
die beispielsweise als Standheizung, als Zuheizer o. dgl. in einem
Fahrzeug Einsatz finden kann. Die Heizeinrichtung 10 umfasst
einen nur schematisch dargestellten Zerstäuberbrenner 12, in
welchen vermittels zumindest einer Zerstäuberdüse 14 Brennstoff in
zerstäubter
Form eingespeist wird. Über
ein nicht dargestelltes Gebläse
wird in Zuordnung zu dem eingespeisten Brennstoff Verbrennungsluft
eingeleitet, so dass im Zerstäuberbrenner 12 eine
Verbrennung ablaufen kann. In einem dem Zerstäuberbrenner 12 zugeordneten
Wärmetauscher 16 wird
die im Zerstäuberbrenner 12 erzeugte
Verbrennungswärme
auf ein den Wärmetauscher 16 durchströmendes Medium, beispielsweise
zu erwärmende
Luft oder zu erwärmendes
Wasser, übertragen.
Dieses zu erwärmende Medium
tritt über
eine Einlassleitung 18 in den Wärmetauscher 16 ein
und verlässt
diesen über
eine Auslassleitung 20.
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Eine Brennstoffpumpe 22 saugt über eine Ansaugleitung 24 und
ein im Eingangsbereich dieser Ansaugleitung 24 vorgesehenes
Sieb 26 Brennstoff von einem Brennstoffreservoir 28 an. Über eine Druckleitung 30 fördert die
Brennstoffpumpe 22 Brennstoff unter Druck zur Zerstäuberdüse 14.
In der Druckleitung 30 ist ein vorzugsweise elektromagnetisch
einstellbares Ventil 32 vorgesehen, durch welches die Brennstoffzufuhr
zur Zerstäuberdüse 14 mengenmäßig unterbrochen
werden kann.
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Eine Abzweigleitung 34 führt von
der Druckleitung 30 zu einem nachfolgend noch detaillierter
beschriebenen Brennstoffdruckregler 36. Eine Auslassleitung 38 führt von
dem Brennstoffdurckregler 36 zurück zum Reservoir 28.
In einer Verbindungsleitung 40 zwischen der Auslassleitung 38 und
der zur Brennstoffpumpe 22 führenden Saugleitung 24 ist
ein vorzugsweise federvorgespanntes Rückschlagventil oder Druckventil 42 vorgese hen,
welches ein Einströmen
von Brennstoff von der Saugleitung 24 zur Auslassleitung 38 unterbindet,
bei entsprechenden Druckverhältnissen
jedoch ein Einströmen
von Brennstoff aus der Auslassleitung 38 in die Saugleitung 24 zulässt. Die
Eingliederung des Rückschlagventils 42 in
das in 1 dargestellte
System ermöglicht
es, dieses entweder im dargestellten Zweistrangprinzip einzusetzen,
oder in einem Einstrangprinzip, in welchem die Auslassleitung 38 nicht
zum Reservoir 28 führt,
sondern der vom Brennstoffdruckregler 36 abgegebene Brennstoff über das
Rückschlagventil 42 und
den Leitungsabschnitt 40 in die Saugleitung 24 zurückgespeist
wird. Hier kann beispielsweise das Rückschlagventil 42 so
eingestellt werden, dass es bei Anlegen einer Druckdifferenz von
3 bar öffnet.
Bei Einsatz im Zweistrangprinzip wird auf Grund der Tatsache, dass
die Leitung 38 zum Reservoir 28 im Wesentlichen
drucklos ist, ein Zustand, in welchem das Rückschlagventil 42 öffnet, grundsätzlich nicht
auftreten.
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Dem Brennstoffdruckregler 36 ist
eine allgemein mit 44 bezeichnete Sensoranordnung zugeordnet. Diese
erfasst die Temperatur des zu erwärmenden Mediums, beispielsweise
in der Einlassleitung 18, und speist entsprechende Information
in den Brennstoffdruckregler 36 ein. Dieser wiederum beeinflusst
beruhend auf dieser Information die Druckverhältnisse in der Druckleitung 30 bzw.
der mit dieser in Verbindung stehenden Abzweigleitung 34 und somit
auch den Druck des zur Zerstäuberdüse 14 geleiteten
Brennstoffs. Die Menge des durch die Zerstäuberdüse 14 in den Zerstäuberbrenner 12 eingespeisten
Brennstoffs hängt
im Wesentlichen von dem in der Druckleitung 30 vorhandenen
Brennstoffdruck ab, so dass durch Einstellung desselben definiert Einfluss
auf die Menge des in den Zerstäuberbrenner 12 eingespritzten
Brennstoffs genommen werden kann.
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Der Aufbau eines erfindungegemäßen Druckreglers 36 wird
nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende 2 detailliert beschrieben.
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Der Druckregler 36 weist
ein Gehäuse 46 auf.
Eine in dem Gehäuse 46 ausgebildete Öffnung 48 ist
in einem inneren Bereich 50 mit im Wesentlichen glatter
Oberfläche
ausgeführt,
während
sie in einem äußeren Bereich 52 mit
Innengewinde 54 ausgebildet ist. Im Bereich 50 ist
ein hülsenartig
ausgebiletes Zylinderelement 56 vorgesehen, das grundsätzlich in
Richtung einer Öffungsachse
A verschiebbar ist. Durch ein an einem Außenumfangsbereich des Zylinderelements 56 vorgesehenes
O-ringartiges Dichtungselement 58 wird in Richtung zu einem Öffungsboden 60 hin
ein fluiddichter Abschluss gebildet. In einem Außenumfangsbereich weist das
Zylinderelement 56 eine sich über den gesamten Umfang desselben
erstreckende Einsenkung 62 auf. Im Bereich dieser Einsenkung 62 mündet in
die Öffnung 48 bzw.
den Bereich 50 derselben ein das Gehäuse 46 durchsetzender
Leitungsabschnitt 64, welcher an die in 1 dargestellte Auslassleitung 38 angeschlossen
ist bzw. einen Teil derselben bildet.
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In den Bereich 52 der Öffnung 48 sind
zwei mit Außengewinde 66 bzw. 68 versehene
Schraubelemente 70, 72 eingeschraubt. Durch das
Schraubelement 72 ist die Öffnung 48 nach außen hin
abgeschlossen. Zu diesem Zwecke kann das Schraubelement 72 einen
in axialer Richtung vorstehenden Anlageabschnitt 74 aufweisen,
der durch entsprechendes Einschrauben und Anziehen des Schraubelements 72 für einen
fluiddichten Abschluss der Öffnung 48 in
diesem Anlagebereich sorgt. Das Schraubelement 72 trägt ferner
eine Einstellschraube 76, die einen Kopfbereich 78 des
Schraubelements 72 durchsetzt und mit diesem in Gewindeeingriff
steht. Durch eine Kontermutter 80 kann die Einstellschraube 76 bezüglich des
Schraubelements 72 festgelegt werden.
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Über
einen Abstützteller 82 ist
an der Einstellschraube 76 eine Vorspannfeder 84 abgestützt. Um
hier ebenfalls einen fluiddichten Abschluss nach außen hin
zu schaffen, ist an dem Abstützteller
bzw. in einer Außenumfangsnut
desselben ein O-ringartiges Dichtungselement 86 aufgenommen,
das mit einer Innenumfangsfläche
einer Zylinderöffnung 88 des
Schraub elements 72 einen fluiddichten Abschluss herstellt.
Der Abstützteller 82 stellt
eine Abstützfläche 90 für die Vorspannfeder 84 bereit,
die durch Verdrehen der Einstellschraube 76 in ihrer axialen
Lage veränderbar
ist.
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Das weiter in der Öffnung 48 positionierte Schraubelement 70 bildet
ein Widerlager für
ein beispielsweise ringartig ausgebildetes Einstellelement 92.
Dieses Einstellelement 92 ist in Richtung der Achse A zwischen
dem Schraubelement 70 und dem Zylinderelement 56 positioniert.
Eine weitere Vorspannfeder 94, die am Öffnungsboden 60 einerseits
und der anderen axialen Seite – bezogen
auf die Positionierung des Einstellelements 92 – des Zylinderelements 56 andererseits
abgestützt
ist, beaufschlagt das Zylinderelement 56 derart, dass es
in fester Anlage am Einstellelement 52 und somit dieses
in fester Anlage am Schraubelement 70 gehalten ist. Durch Vorgabe
der Axialpositionierung des Schraubelements 70 bezüglich des
Gehäuses 46 kann
grundsätzlich
somit auch die axiale Lage des Zylinderelements 56 vorgegeben
werden.
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Die bereits angesprochene Vorspannfeder 84 durchsetzt
eine zentrale Öffnung
im Schraubelement 70 und eine entsprechende zentrale Öffnung im Einstellelement 92 und
stützt
sich in axialer Richtung an einem in dem Zylinderelement 56 verschiebbar aufgenommenen
Kolben 96 ab. Durch die Vorspannwirkung der als Schraubendruckfeder
ausgebildeten Vorspannfeder 84 ist der Kolben 96 in
Richtung auf den Öffnungsboden 60 zu
vorgespannt und ist in dem in 2 dargestellten
Zustand an diesem Öffnungsboden 60 abgestützt. In
den Öffnungsboden 60 mündet eine
weitere Öffnung
bzw. ein Leitungsabschnitt 97, an welchen die Abzweigleitung 34 angeschlossen
ist bzw. welche einen Teil dieser Abzweigleitung 34 bildet.
In Zuordnung zu dem Leitungsabschnitt 97 ist in dem Kolben 96 eine
sacklochartige Öffnung 98 vorgesehen.
In diese münden
nach radial außen
sich erstreckende Öffnungen
oder Bohrungen 100 ein. Diese sind in einem jeweiligen
ersten Mündungsbereich 102 zu
einer Außenumfangsfläche des
Kolbens 96 offen. In dem Zylinderelement 56 sind
an den Öff nungen
oder Bohrungen 100 entsprechenden Umfangspositionen ebenfalls Öffnungen
oder Bohrungen 104 vorgesehen. Diese sind nach radial außen zu dem
Vertiefungsbereich 62 offen und sind nach radial innen
in einem zweiten Mündungsbereich 106 zu einer
Innenumfangsfläche
des Zylinderelements 56 offen. Die Mündungsbereiche 102 oder/und 106 können auch
durch Ringnuten zusammengefasst sein, so dass eine exakte Umfangsausrichtung
der Öffnungen 100 und 104 nicht
erforderlich ist.
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Das Einstellelement 92 bildet
einen Teil der in 1 bereits
schematisch angesprochenen Sensoranordnung, die Information über die
Temperatur des zu erwärmenden
Mediums in den Brennstoffdruckregler 36 einspeist. So kann
beispielsweise über
einen Wärmetauscherbereich
ein Wärmeübertragungsmedium
auf eine im Zusammenhang mit der Temperatur des zu erwärmenden
Mediums in der Einlassleitung 18 stehende Temperatur gebracht werden
und durch Einsatz einer nicht dargestellten Förderpumpe o. dgl. in das Einstellelement 92 über eine
Leitungsverbindung 108 eingespeist werden. Diese durchsetzt
den Kopfbereich 78 des Schraubelements 72 und
erstreckt sich entlang des Innengewindes 54 bis zu dem
Bereich der Öffnung 48,
in welchem das Einstellelement 92 positioniert ist. Das
Einstellelement 92 kann einen Zirkulationsbereich aufweisen,
in welchem das die Leitung 108 durchströmende Medium zirkuliert bzw.
welcher von diesem Medium durchströmt wird. Ferner kann das Einstellelement 92 teilweise
oder vollständig
Material umfassen, das in dem auftretenden Temperaturbereich ein definiertes
Wärmeausdehnungsverhalten
aufweist. Daraus folgt, dass beispielsweise dann, wenn das die Leitung 108 durchströmende Medium
eine höhere Temperatur
aufweist, Wärme
auf diese Teile oder das gesamte Einstellelement 92 übertragen
wird und dieses sich dann in Richtung der Achse A ausdehnt. Die Folge
davon ist, dass auch das Zylinderelement 56 entgegen der
Vorspannwirkung der Vorspannfeder 94 in Richtung auf den Öffnungsboden 60 zu
verschoben wird, da das Schraubelement 70 in Richtung der
Achse A unbeweglich gehalten ist. Wird das Medium in der Leitung 108 abgekühlt, so
nimmt es Wärme
vom Einstellelement 92 auf, mit der Folge, dass dieses
sich zusammenziehen wird und insofern eine kürzere axiale Länge einnehmen
wird. Bedingt dadurch kann auch das Zylinderelement 56 sich
wieder axial verlagern, und zwar in Richtung vom Öffnungsboden 60 weg.
Die Folge dieser thermisch bedingten Längenänderung des Einstellelements 92 und
der damit einhergehenden Verschiebung des Zylinderelements 56 ist,
dass die im Kolben 96 vorgesehenen Öffnungen 100 mit ihren
ersten Mündungsbereichen 102 bezüglich den
im Zylinderelement 56 vorgesehenen Öffnungen 104 mit ihren
zweiten Mündungsbereichen 106 in
Richtung der Achse A verschoben werden. Durch diese Relativverschiebung ändert sich
auch der Über-lapp der Mündungsbereiche 102, 106 und
somit auch die im Bereich des gegenseitigen Anschlusses dieser Mündungsbereiche 102, 106 gebildete
Drosselwirkung im Übergangsbereich
zwischen den Leitungsabschnitten bzw. Öffnungen 97 und 64 und
somit den in 1 erkennbaren
Leitungen 34 und 38.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf die 1 bis 3 die Funktionsweise des Brennstoffdruckreglers 36 bzw.
des diesen enthaltenden Heizsystems 10 beschrieben.
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Es sei hier zunächst erwähnt, dass beispielsweise die
Brennstoffpumpe 22 derart betrieben wird, dass sie in ihrer
Förderkennlinie
einen Plateaubereich erreicht, was bedeutet, dass durch Erhöhung der
Drehzahl eines Pumpenantriebsmotors eine weitere Steigerung der
Förderleistung
im Wesentlichen nicht eintritt. Dieser nicht dargestellte Antriebsmotor treibt
gleichzeitig auch ein Verbrennungsluftgebläse an, so dass in diesem Arbeitszustand
der Brennstoffförderpumpe 22 eine
Drehzahländerung
des Antriebsmotors zwar eine Änderung
der Verbrennungsluftfördermenge
induzieren kann, nicht jedoch eine Änderung der Brennstofffördermenge
induzieren kann. Dies hat zur Folge, dass grundsätzlich die Brennstoffförderpumpe
so arbeitet, dass sie, ungeachtet vom Betrieb des Brennstoffdruckreglers 36,
in der Druckleitung 30 den maximal möglichen Druck bereitstellen
kann.
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Durch den in der Druckleitung 30 bzw.
der Abzweigungsleitung 34 vorhandenen Brennstoffdruck,
wird der Kolben 96 im Druckregler 36 entgegen
der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 84 beaufschlagt.
Es wird sich hier bei gegebenem Druck ein Kräftegleichgewicht und somit
eine Gleichgewichtslage des Kolbens 96 im Zylinderelement 56 ergeben.
Diese Gleichgewichtslage kann bei vorgegebenem bzw. zunächst als
konstant angenommenem Brennstoffdruck durch Veränderung der Vorspannung der
Vorspannfeder 84, d.h. durch Drehen der Einstellschraube 76 beeinflusst
werden. D.h., in einem Initialisierungsvorgang kann bei vorgegebenen thermischen
Verhältnissen
und vorgegebenen Druckverhältnissen
eine bestimmte Gleichgewichtslage des Kolbens 96 eingestellt
werden.
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Bei vorgegebenen thermischen Verhältnissen
wird sich also im Betrieb ein Gleichgewichtszustand einstellen,
bei welchem auch bedingt durch die axiale Lage des Zylinderelements 56 ein
bestimmter Überlapp
zwischen den Mündungsbereichen 102, 106 vorhanden
sein wird, so dass über
die dort generierte Drosselstelle ein bestimmter Anteil des von
der Brennstoffförderpumpe 22 in
die Druckleitung 30 eingespeisten Brennstoffs nicht zur
Zerstäuberdüse 14 strömen wird,
sondern durch die Öffnung 97 und
die sacklochartige Öffnung 98 und
die Bohrungen 100 in die Öffnungen oder Bohrungen 104 und
aus diesen über
den Vertiefungsbereich 62 und den Leitungsabschnitt 64 in
die Leitung 38 und von dieser entweder zurück ins Reservoir
oder bei Einsatz des Einstrangprinzips über das Rückschlagventil 42 und
den Leitungsabschnitt 40 in die Saugleitung 24 strömen wird. Bei
im Wesentlichen konstanten thermischen Verhältnissen im Bereich der Einlassleitung 18 und
im Wesentlichen konstanter Förderleistung
der Brennstoffförderpumpe 22 wird
sich eine bestimmte Heizleistung des Zerstäuberbrenners 12 einstellen.
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Es sei hier beispielsweise angenommen, dass
in 2 ein Zustand dargestellt
ist, in welchem das über
die Einlassleitung 18 in den Wärmetauscher 16 gespeiste
Medium eine vergleichsweise hohe Temperatur hat und inso fern nur
eine geringe Heizleistung des Zerstäuberbrenners 12 gefordert
ist. Durch die dabei vorhandene vergleichsweise große axiale
Ausdehnung des Einstellelements 92 ist bei gegebenem Druck
in der Druckleitung 30 ein vergleichsweise großer axialer Überlapp
der Mündungsbereiche 102, 106 vorhanden,
so dass ein vergleichsweise großer
Anteil des durch die Brennstoffförderpumpe 22 in
die Druckleitung 30 eingespeisten Brennstoffs wieder zurück in den
Förderkreislauf
gelangt.
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Sinkt nun die Temperatur des die
Einlassleitung 18 durchströmenden Mediums, so dedektiert dies
die Sensoranordnung 44 dadurch, dass das die Leitung 108 durchlaufende
oder darin enthaltene Medium entsprechend kälter wird. Infolgedessen wird auch
das Einstellelement 92 kälter, so dass dieses bedingt
durch das vorhandene thermische Verhalten eine kürzere axiale Länge einnehmen
wird. Dieser Zustand ist in 3 erkennbar.
Wie bereits vorangehend angesprochen, folgt das Zylinderelement 56 der
axialen Verkürzung
des Einstellelements 92 unter der Vorspannung der Vorspannfeder 94.
Bei durch zunächst
noch konstante Druckverhältnisse
in seiner Lage bezüglich
des Gehäuses 46 unverändert gehaltenem
Kolben 96 ändert
sich dabei aber der Überlapp zwischen
den Mündungsbereichen 102, 106 in
Richtung Verringerung des Überlapps.
Dies bedeutet aber, dass ein geringerer Anteil des durch die Brennstoffförderpumpe 22 in
die Druckleitung 30 eingespeisten Brennstoffs über den
Brennstoffdruckregler 36 abströmen kann. Daraus resultiert
ein erhöhter Druck
in der Druckleitung 30 und eine Erhöhung der Menge des über die
Zerstäuberdüse 14 in
den Zerstäuberbrenner 12 eingespeisten
Brennstoffs.
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Auf Grund der vermittels der Sensoranordnung 44 detektierten
Absenkung der Temperatur des zu erwärmenden Mediums wird also die
eingespeiste Brennstoffmenge im Zerstäuberbrenner 12 erhöht, was
eine Erhöhung
der Heizleistung desselben zur Folge hat. Einhergehend mit der Erhöhung der Brennstoffeinspeisungsmenge
kann auch die Drehzahl des Antriebsmotors für die Brennstoffförderpumpe 22 bzw.
das Verbrennungsluftgebläse
er höht
werden, um in Zuordnung zur erhöhten
Brennstoffeinspritzmenge eine entsprechend erhöhte Verbrennungsluftmenge bereitstellen
zu können.
Hier kann beispielsweise vorgesehen sein, dass über eine weitere Sensoranordnung,
welche die Temperatur des zu erwärmenden
Mediums im Bereich der Einlassleitung erfasst, und eine entsprechende
Ansteuerelektronik in Zuordnung zur Wirkung des Brennstoffdruckreglers 36 eine
erhöhte
Förderleistung
des Verbrennungsluftgebläses
erzeugt wird.
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Das vorangehend mit Bezug auf die 1 bis 3 beschriebene System kann völlig selbständig zur
Regulierung der über
die Zerstäuberdüse 14 eingespritzten
Brennstoffmenge arbeiten. Es sind keine manuell in Anpassung an
eine entsprechende Änderung
der geforderten Heizleistung vorzunehmenden Einstellvorgänge erforderlich.
Es ist lediglich erforderlich, die verschiedenen einstellbaren Organe,
wie die beiden Schraubelemente 70, 72 und die
Einstellschraube 76 einmal beim Zusammenfügen bzw.
bei der Initialisierung des Systems in Zuordnung zur Förderleistung
der Brennstoffförderpumpe 22 so
einzustellen, dass unter Berücksichtigung
der verschiedenen Kennlinien, insbesondere Federkraftkennlinien der
Vorspannfedern 94, 84, thermische Ausdehnungskennlinie
des Einstellelements 92 und Förderkennlinie der Brennstoffförderpumpe 22,
sich das gewünschte
Betriebsverhalten einstellt.
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Eine abgewandelte Ausgestaltungsform
eines erfindungsgemäßen Brennstoffdruckreglers
ist in den 4 und 5 dargestellt. Komponenten,
welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau
bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter
Hinzufügung
eines Anhangs "a" bezeichnet.
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Bei der in 4 dargestellten Ausgestaltungsform ist
das hülsenartig
ausgebildete Zylinderelement 56a zwischen dem Öffnungsboden 60a und dem
Schraubelement 70a axial feststehend gehalten. Der Kolben 96a steht
weiterhin unter der Vorspannung der Vorspannfeder 84a,
die sich anderen ends über
den Abstützteller 82a und
ein Einstellelement 92a an der Einstellschraube 76a in
Richtung der Achse A abstützt.
Je nach den in der Druckleitung 30 bzw. der Abzweigleitung 34 vorherrschenden Druckverhältnissen
wird der einerseits von dem Leitungsdruck beaufschlagte Kolben 96a und
andererseits von der Vorspannfeder 84a beaufschlagte Kolben 96a eine
Gleichgewichtslage einnehmen, bei welcher sich ein bestimmter Über-lapp der Mündungsbereiche 102a, 106a einstellen
wird. Man erkennt in 4,
dass diese beiden Mündungsbereiche 102a, 106a oder
zumindest einer davon als Ringnut ausgebildet sein kann, in welche
dann die Öffnungen
bzw. Bohrungen 100a bzw. 104a einmünden. Ein Teil
des in die Druckleitung 30 der 1 eingespeisten Brennstoffs wird also
wieder über
die Öffnungen bzw.
Leitungen 97a, 64a unter Durchströmung der
im Bereich der Mündungsbereiche 102a, 106 gebildeten Drosselstelle
abgeleitet werden. Es sei hier zunächst wieder angenommen, dass
die 4 den Zustand für eine vergleichsweise
hohe Temperatur des zu erwärmenden
Mediums in der Einlassleitung 18 und somit eine vergleichsweise
niedrige geforderte Heizleistung darstellt. Das Einstellelement 92a weist
dabei eine vergleichsweise kurze axiale Länge auf, so dass auch die Abstützfläche 90a für die Vorspannfeder 84a vom Öffnungsboden 60a vergleichsweise weit
weg bewegt ist und insofern die Vorspannfeder 84a nur eine
geringere Vorspannwirkung erzeugen wird. Infolgedessen kann bei
vorhandenem Brennstoffdruck ein vergleichsweise großer Überlapp
der Mündungsbereiche 102a, 106a erlangt
werden.
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Nimmt die Temperatur des zu erwärmenden Mediums
in der Einlassleitung 18 ab, was bedeutet, dass eine höhere Heizleistung
des Zerstäuberbrenners 12 gefordert
wird, so verändert
das Einstellelement 92a, wie im Übergang zur 5 erkennbar, seine axiale Länge. Infolgedessen
wird auch die Abstützfläche 90a des
Tellers 82a axial verschoben, und zwar in Richtung auf
den Öffnungsboden 60a zu. Dies
bedeutet, dass bei vorgegebener Lage des Kolbens 96a die
Feder 84a stärker
komprimiert wird und insofern eine größere Vorspannwirkung erzeugen wird.
Infolgedessen wird der Kolben 96a sich weiter auf den Öffnungsboden 60a zu
bewegen, wodurch der Überlapp
zwischen den Mündungsbereichen 102a und 106a verringert
wird. Diese Verringerung des Überlapps
wiederum hat zur Folge, dass ein geringerer Anteil des in die Druckleitung 30 eingespeisten
Brennstoffs über
den Brennstoffdruckregler 36a abströmen kann, wodurch der Druck
in der Druckleitung 30 ansteigen wird und über die
Zerstäuberdüse 14 eine
größere Brennstoffmenge
in den Zerstäuberbrenner 12 eingespeist
wird.
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Auch bei der in den 4 und 5 dargestellten
Ausgestaltungsform kann durch Verändern bzw. Vorgeben der Einbaulage
der Einstellschraube 76a und durch Vorgeben des thermischen
Verhaltens des Einstellelements 92a die Arbeitscharakteristik
des Brennstoffdruckreglers 36a in Anpassung beispielsweise
an die Fördercharakteristik
der Brennstoffförderpumpe 22 der 1 vorgegeben bzw. eingestellt werden.
Zur thermischen Anpassung der Heizleistung des Zerstäuberbrenners 12 sind
dann jedoch keine zusätzlichen
Manipulationsvorgänge
erforderlich.
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Mit Bezug auf die 4 und 5 sei
darauf hingewiesen, dass das dort nur prinzipiell dargestellte Einstellelement 92a beispielsweise
als durch Fluidzufuhr in seiner axialen Länge veränderbares Polsterelement ausgestaltet
sein kann, wobei diese Fluidzufuhr durch eine hierfür vorgesehene
Fluidpumpe erfolgen kann. Diese Fluidpumpe wiederum kann in Abhängigkeit
von der im Bereich der Einlassleitung 18 vorhandenen Temperatur,
beispielsweise erfasst durch einen Temperatursensor, zur Zufuhr
von Druckmedium in das polster- oder kissenartig ausgebildete Einstellelement 92a angetrieben
werden, oder es kann beispielsweise durch entsprechendes Öffnen einer
Ventilanordnung Druckmedium aus dem Einstellelement 92a zur
Verringerung der axialen Ausdehnung desselben abgelassen werden.
Auch auf diese Art und Weise kann also die Temperatur des zu erwärmenden
Mediums im Bereich der Einlassleitung 18 umgesetzt werden
in eine bestimmte axiale Länge
eines Einstellelements.
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In 6 ist
eine weitere Ausgestaltungsart einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung
dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten
hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit den gleichen
Bezugszeichen unter Hinzufügung
eines Anhangs "b" bezeichnet.
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Der Grundaufbau des in 6 dargestellten Systems 10b entspricht
dem vorangehend mit Bezug auf die 1 beschriebenen.
Es wird daher auf die vor allem im Bereich des Brennstoffdruckreglers 36b vorhandenen
Unterschiede eingegangen. Der in 6 dargestellte
Brennstoffdruckregler 36b umfasst wieder den Kolben 96b als
Druckregelorgan, das durch den Brennstoffdruck einerseits und die Vorspannfeder 84b andererseits
beaufschlagt ist. Bei größerem Brennstoffdruck
ist, wie in 6 erkennbar,
der Kolben 96b so weit vom Öffnungsboden 60b weg
verschoben, dass keine oder nur eine geringe Überdeckung mit der oder den Öffnungen 104b bzw. den
in diesen Bereichen gebildeten Kanälen vorhanden ist. Die im Bereich
dieser Öffnungen
bzw. Kanäle 104b gebildete
Drosselwirkung ist dann gering, so dass eine große Brennstoffmenge abfließen wird.
Ist der Brennstoffdruck relativ gering, so reicht die Vorspannkraft
der Feder 84b aus, um eine größere, beispielsweise auch vollständige Überdeckung
der Öffnungen 104b mit
dem Kolben 96b zu erreichen. Dies entspricht im Falle der
vorangehenden Ausgestaltungsform einem verringerten Überlapp
der in den dort gezeigten Kolben vorgesehenen Öffnungen mit den im Außengehäuse dort
vorhandenen Öffnungen. Die
abströmende
Brennstoffmenge ist dann geringer. Man erkennt beispielsweise in 6, dass eine permanent offene
Bypassleitung 150b vorgesehen sein kann, um einen definierten
Mindestbrennstoffabfluss zu ermöglichen.
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Bei der in 6 dargestellten Ausgestaltungsform ist
der Abstützteller 82b an
einem Kolbenelement 152b abgestützt. Dieses Kolbenlement 152b ist
in einem Innengehäuseelement 154b verschiebbar
aufgenommen, welches Innengehäuseelement 154b wiederum
in einem im Gehäuse 36b beispiels weise
durch Gewindeeingriff gehaltenen Einsatzelement 156b gehaltert
ist. Dieses Einsatzelement 156b kann gleichzeitig auch
einen Axialanschlag für
den Abstützteller 82b bilden.
An seinem anderen Ende ist das Kolbenelement 152b unter
Zwischenschaltung einer Membran 158b in Kontakt mit einem
hinsichtlich seiner Funktion noch beschriebenen Dehnelement 160b.
Das Dehnelement 160b ist wiederum in Kontakt mit einer
mit 162b bezeichneten Heizeinrichtung. Diese umfasst ein
durch Bestromung erwärmbares
Widerstandheizelement 164b, das in einen Trägerkörper 166b eingebettet
ist. Dieser Trägerkörper 166b bzw.
die Heizeinrichtung 162b ist in dem Schraubelement 72b getragen.
Die Heizeinrichtung 162b steht unter Ansteuerung einer
Ansteuervorrichtung 168b, die gleichzeitig auch in Verbindung
mit einem Temperatursensor 44b steht. Dieser kann beispielsweise
in die zu erwärmende
Flüssigkeit
eintauchen und deren Temperatur erfassen, so dass in der Ansteuervorrichtung 168b Information über die
zu erwärmende
Flüssigkeit
vorliegt. Entsprechend dieser vorliegenden Information dann durch
entsprechende Ansteuerung der Ansteuervorrichtung 168b die
Heizeinrichtung 162b mehr oder weniger stark erregt bzw. erwärmt werden.
Entsprechend der Temperatur der Heizeinrichtung 162b wird
das durch diese erwärmte Dehnelement 160b seine
Abmessung ändern,
wobei auf Grund der nach außen
hin vorgesehenen Dehnungsbeschränkung
eine Volumenänderung
im Wesentlichen in Richtung auf den Öffnungsboden 60b zu
bzw. von diesem weg stattfinden wird. Bedingt durch eine derartige
bei Erwärmung
auftretende Volumenvergrößerung bzw.
bei Abkühlung
auftretende Volumenverringerung wird das durch das Dehnelement 160b beaufschlagte
Kolbenelement 152b sich verschieben, womit gleichzeitig
auch der Abstützteller 82b und
die daran vorgesehene Abstützfläche 90b sich
verschieben werden.
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Auch bei dieser Ausgestaltungsform
wird also in Anpassung an die Temperatur des zu erwärmenden
Mediums die Vorspannung der Vorspannfeder 84b zur Erlangung
eines definierten Abflusses verändert,
so dass ein Einfluss auf die Druckregelcharakteristik des Brennstoffdruckreglers 36b genommen
werden kann. Ist eine höhere
Heizleistung gefordert, d. h. ist ein hoher Brennstoffdruck erforderlich,
so wird durch entsprechende Bestromung der Heizeinrichtung 162b eine
Ausdehnung des Dehnelements 160b und eine damit einhergehende
Verschiebung des Kolbenelements 152b erzeugt. Mit dieser
Verschiebung wird gleichzeitig auch der Kolben 96b in Richtung
auf den Öffnungsboden 60b zu verschoben,
so dass eine größere Überdeckung
der Öffnung
bzw. Öffnungen 104b vorhanden
sein wird. Eine geringere geforderte Heizleistung, also beispielsweise
bei höherer
Temperatur der zu erwärmenden
Flüssigkeit,
hat eine entsprechende Ansteuerung der Heizeinrichtung 162b zur
Folge, dass durch Kontraktion des Dehnelements 160b die
Vorspannung der Feder 84b vermindert bzw. die vom Kolben 60b entfernt
liegende Abstützfläche 90b für diese
zurückgezogen
wird.
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Da die Ansteuervorrichtung 168b Information
darüber
vorliegen hat, in welchem Ausmaß die Heizleistung
zu verändern
ist bzw. welche Heizleistung gefordert ist, kann sie gleichzeitig
auch dazu eingesetzt werden, den Antriebsmotor für das Verbrennungsluftgebläse in Übereinstimmung
mit der Vorgabe einer bestimmten Kraftstoffeinspritzmenge anzusteuern,
um bei größerem Brennstoffdruck,
also bei größerer geforderter
Heizleistung, auch mehr Verbrennungsluft in einen Verbrennungsraum
einzuspeisen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch
bei den mit Bezug auf die 2 bis 5 beschriebenen Ausgestaltungsformen
der dort gezeigte Kolben 96 bzw. 96a so aufgebaut
sein kann, wie in 6 gezeigt.
D. h., auch dort kann durch einen in dem Außengehäuse verschiebbaren Kolben entsprechend
der Vorspannung durch die Vorspannfeder bzw. der Druckbeaufschlagung
eine in der Gehäuseanordnung
vorgesehene Öffnung
bzw. Öffnungsanordnung
mit zugeordneten Kanälen
mehr oder weniger stark überdeckt
bzw. abgeschlossen werden. Selbstverständlich ist es umgekehrt auch möglich, die
bei den 2 bis 5 erkennbare Anord nung mit
der im Gehäuse
vorgesehenen Hülse
bei der Ausgestaltungsform gemäß 6 zu realisieren.
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Bei allen vorangehend beschriebenen
Ausgestaltungsformen ist erkennbar, dass die Beeinflussung der über den
Brennstoffdruckregler abfließenden
Brennstoffmenge dadurch erfolgt, dass eine Relativlageänderung
zwischen dem unter Druckfluideinfluss stehenden und unter Federvorspannung
stehenden Kolben einerseits und dem diesen aufnehmenden hülsenartigen
Zylinderelement andererseits erfolgt. Bei beiden Ausgestaltungsformen
wird bei zunächst
als konstant betrachteter Relativlage des Kolbens und des Zylinderelements
eine Änderung des
Druckverhaltens dadurch induziert, dass bei dieser als konstant
betrachteten Relativlage die Vorspannwirkung der Vorspannfeder 84, 84a bzw. 84b verändert wird.
Im Falle der Ausgestaltungsform gemäß den 4 und 5 bzw. 6 wird die Vorspannwirkung
dadurch verändert,
dass eine Abstützfläche für diese
Vorspannfeder 84a verschoben wird. Bei der Ausgestaltungsform
gemäß den 2 und 3 ist eine entsprechende Änderung
der Vorspannwirkung dadurch vorhanden, dass bei der thermisch bedingten Verlagerung
des Zylinderelemets 56 zur Konstanthaltung der Relativlage
des Kolbens 96 bezüglich
dieses Zylinderelements 56 eine entsprechende Lageänderung
des Kolbens 96 erzeugt werden müsste, welche dann eine entsprechende Änderung
der Vorspannung und somit der Krafteinwirkung der Vorspannfeder 84 nach
sich zieht.
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Es sei weiter darauf hingewiesen,
dass selbstverständlich
die für
das Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Brennstoffdruckreglers.
erforderliche Temperaturinformation nicht notwendigerweise im Bereich
der Einlassleitung 18 abgegriffen werden muss. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
entsprechende Informationen im Bereich der Auslassleitung 20 oder
an einem anderen Bereich des das zu erwärmende bzw. erwärmte Fluid
enthaltenden Kreislaufs abzugreifen.