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Einrichtung zur Ausscheidung grober Bi-ennstoffteilchen Es ist bekannt,
in luftdurchströmten Kanälen umlaufende Körper anzuordnen, welche durch die Strömung
selbst in Drehung versetzt werden. Diese Körper sind teils als Schleudertrommeln
oder Schleuderscheiben ausgebildet oder auch in Form von Flügel rädern gestaltet.
Diesen rotierenden Körpern wird Brennstoff in flüssiger Form bzw. durch eine Pumpe
oder auch unter Zuhilfenahme der Zentrifugalkraft durch in den Brennstoff eintauchende
Leitschaufeln zugeführt und durch Abschleudern von der Fläche der Drehkörper zerstäubt.
Auch Schaufelräder verschiedener Gestalt sind für diese Zwecke bereits benützt worden.
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Bei diesen Anordnungen läßt sich lediglich eine äußerst grobe Zerstäubung
des Brennstoffes erzielen, so daß das erzeugte Brennstoff-Luft-Gemisch, welches
einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, verbrennungstechnisch unwirtschaftlich
ist, da bei der Verbrennung infolge Sauerstoffknappheit dieVerbrennung nur unvollkommen
vor sich gehen kann. Zu einer wirtschaftlichen Ausnutzung des Brennstoffes ist eine
äußerst feine Zerstäubung des Brennstoffes erforderlich, damit das für eine vollständige
Verbrennung erforderliche richtige Verhältnis zwischen Oberfläche und Gewicht der
als kugelförmig anzunehmenden Brennstoffteilchen erzielt wird.
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Es ist weiter bekannt, in strömenden Brennstoff-Luft-Gemischen, welche
zunächst vorgemischt sind, Schaufelräder, gelochte Scheiben od. dgl. anzuordnen,
welche die Aufgabe haben, durch die Fliehkraft eine feinere Zerstäubung zu bewirken.
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Alle diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß die angestrebte
Zerstäubungswirkung nur unvollkommen erreicht wird, da durch die Schleuderwirkung
eine Verfeinerung der Brennstoffteilchen nicht in dem gewünschten Maß erzielbar
ist. Auch haben die Schleudertrommeln oder -flügel zwischen den Auffangflächen Öffnungen,
durch welche ein Teil des Brennstoff-Luft-Stromes unverändert hindurchströmt, welcher
sich mit der weiter zerstäubten Strömung anschließend wieder mischt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zur
Ausscheidung grober Brennstoffteilchen aus der Gemischansaugeleitung eines Verbrennungsmotors,
welche mit einem vom Gemischstrom selbst angetriebenen Flügelrad ausgestattet ist,
das die auszufilternden gröberen Brennstoffteilchen in ein seitlich angeordnetes
Auffang- und Ableit-Kanalsystem schleudert, und welches gewölbte, einander überdeckende
Flügel besitzt.
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Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt. So ist es z. U. bei
einer Einrichtung dieser Art bekannt, statt gewölbter Flügel solche mit dreifach
unterschiedlicher Neigung zu verwenden. Zwischen diesen Neigungen befinden sich
plötzliche Übergänge, wodurch die Strö-
mung gestört und in Wirbel aufgeteilt wird.
Dies widerspricht der vorliegenden Erfindung, welche sich die Aufgabe gestellt hat,
jede Wirbelbildung weitgehend zu verhindern, um auf diese Weise die Ausscheidung
von Brennstoffteilchen verbessern zu können.
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Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung bilden die von den alleräußersten
Flügelstellen durchlaufenen Kreise sämtlich zusammengenommen einen stromaufwärts
durchmesserkleiner werdenden Rotationskörper strömungsgerechter, d. h. keine plötzlichen
Ubergänge aufweisender Gestalt.
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Ein zweites Merkmal sieht vor, daß die Flügel derart gegeneinander
geneigt angeordnet sind, daß sie düsenförmige, in Strömungsrichtung sich verengende
Kanäle erzeugen. Es soll hierdurch eine kontinuierliche Beschleunigung der Strömung
verwirklicht werden, so daß der Grad der Ausscheidung durch die erhöhte Fliehkraft
noch vergrößert wird.
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Die Erfindung besteht nicht in dem erst- oder zweitgenannten Merkmal
als solchem bei einer Einrichtung der im vorausgehenden beschriebenen Art, wohl
aber in der Vereinigung dieser Merkmale. Wesentlich ist ferner, daß der genannte
Rotationskörper, sofern sich die Schaufeln an seiner Spitze nicht mehr klein genug
ausbilden lassen, dort mit einer stromlinienförmigen Kappe od. dgl. ausgebildet
ist, um auch hier die Entstehung von Wirbeln zu vermeiden.
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An sich ist bei in die Gemischleitung einer Brennkraftmaschine eingebauten
Flügelrädern eine strömungsgerechte Ausbildung des gedachten Hüll-Rotationskörpers
bekannt. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um eine Einrichtung zum Ausscheiden
von Brennstoffteilchen, sondern um eine Durchmischvorrichtung.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung, und
es bedeutet Fig. 1 die Einrichtung im Längsschnitt, Fig. 2 eine Ansicht der Einrichtung
nach Fig. 1 von oben, Fig. 3 die Schaufeln des Rotationskörpers nach Fig. 1 und
2 in vergrößerter Darstellung, seitlich gesehen, Fig. 4 die Lagerung des Rotationskörpers
der Ausführung nach Fig. 1 und 2, Fig. 5 eine weitere Ausführung im Längsschnitt.
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In die Leitung 1 strömt in Richtung der Pfeile 2 die mit zerstäubtem
Brennstoff gemischte Luft und trifft auf das Schaufelrad 3. Dieses ist an der Vorderseite
mit einer Spitze 4 ausgestattet, an welche sich die konves gekrümmt gestalteten
Schaufeln 5 anschließen, welche an ihrem unteren Ende annähernd in die Horizontale
übergehen. Wie Fig. 3 zeigt, überdecken sich die einzelnen Schaufeln an ihren Rändern
und sind so angeordnet, daß je zwei benachbarte Schaufeln zusammen einen düsenförmigen
Durchlaß bilden. Die Schaufeln werden, wie aus Fig. 2 hervorgeht, auch in senkrechter
Richtung gesehen, gekrümmt ausgeführt.
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Das Schaufelrad 3 ist fliegend mit seiner Achse 6 im Lager 7 drehbar
angeordnet. Das Lager 7 wird durch drei Streben 8, die zweckmäßig im Winkel von
1200 angeordnet sind, wie aus Fig. 4 hervorgeht, gehalten.
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Durch die Strömung wird das Rad 3 in Pfeilrichtung 9 in Drehung versetzt,
wobei der Durchlaß zwischen den Schaufeln in Richtung der aus Fig. 3 ersichtlichen
Pfeile erfolgt, d. h., es erfolgt in den düsenförmigen Durchlässen zwischen den
Schaufeln eine Beschleunigung. Zugleich wird der Strömung durch die Fliehkraft eine
weitere Beschleunigung erteilt. Hierdurch wird bewirkt, daß gröbere Brennstoffteilchen,
die im folgenden den Verbrennungsvorgang und die Wirtschaftlichkeit der Verbrennung
nachteilig beeinflussen würden, von den Schaufelflächen aufgefangen und nach außen
geschleudert werden, worauf sie sich in einem am Umfang der Leitung 1 konzentrisch
angeordneten Sainmelgefäß 10 vereinigen und durch die Leitung 11 der Zerstäubungsvorrichtung
erneut zufließen.
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Die feinen Brennstoffteilchen in der Strömung, die für eine vollkommene
und wirtschaftliche Verbrennung ausreichend klein sind, werden von den Flächen der
Schaufeln 5 nicht aufgefangen, sondern gelangen mit der Strömung, welche die Schaufelflächen
zunächst tangential trifft, durch diese in die düsenförmigen Durchlässe zwischen
den Schaufelblättern und werden unter gleichzeitiger Einwirkung der Fliehkraft und
der Düsenform beschleunigt. Infolgedessen werden sie nicht an den Schaufelflächen
abgesetzt, da die Wucht dieser kleinen Teilchen nicht ausreicht, um den beschleunigten
Luftstrom zu durchdringen. Demzufolge werden sie von der Strömung in deren Richtung
mitgenommen und fließen hinter dem Schaufelrad 3 in Pfeilrichtung 12 zu den Zylindern,
wo die Verbrennung stattfindet.
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Wie Fig. 5 zeigt, kann ein Schaufelkranz 13, der am Umfang eines
drehbaren Rotationskörpers 14 von stromlinienförmiger Gestalt angeordnet worden
ist, auch an seinen Enden je ein Lager 15 und 16 erhalten, die durch Streben 17
und 18 in der Leitung 19 gehalten werden, welche wie die Halter 8 entsprechend Fig.
4 angeordnet sind. Das in Pfeilrichtung 20 ankommende Brennstoff-Luft-Gemisch wird
durch den Körper 14 gezwungen, in Richtung der Pfeile 21 den zwischen dem Rotationskörper
14 und der Leitung 19
verbleibenden ringförmigen Ouerschnitt zu durchfließen, und
trifft auf den Schaufelkranz 13, dessen Schaufeln ähnlich den Schaufeln 5 nach Fig.
1 bis 3 angeordnet sind. Die dabei in gleicher Weise ein Aussieben gröberer Brennstoffteilchen
aus der Strömung erzeugende Anordnung wird in ihrer Wirkung durch den ringförmigen
Durchlaßquerschnitt noch erheblich verstärkt, da auf diese Weise der Schaufelkranz
nur von einer Strömungsschicht annähernd gleicher Geschwindigkeit durchflossen wird.
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Bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 3 ist dem von innen nach außen
größer werdenden Ouerschnitt der jeweils etwa gleiche Geschwindigkeit aufweisenden
Schichten der Strömung durch die geschilderte Schaufelgestaltung Rechnung getragen.
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Durch die einander überdeckenden Schaufeln werden mit Sicherheit
alle gröberen Brennstoffteilchen aufgefangen und in die seitlichen Auffangbehälter
10 und 22 geführt, von wo sie dem Zerstäuber erneut zufließen. Man erhält also hinter
den Schaufelrädern ein Brenstoff-Luft-Gemisch, das nur äußerst feine Brennstoffteilchen
enthält, die eine restlose Verbrennung von größter Wirtschaftlichkeit bewirken sollen,
so daß ein hoher wirtschaftlicher Wirkungsgrad erwartet werden kann.
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PArE.NTANSlPxtCHE: 1. Einrichtung zur Ausscheidung grober Brennstoffteilchen
aus der Gemischansaugeleitung eines Verbrennungsmotors, welche mit einem vom Gemischstrom
selbst angetriebenen Flügelrad ausgestattet ist, das die auszufilternden groben
Brennstoffteilchen in ein seitlich angeordnetes Auffang-und Ableit-Kanalsystem schleudert
und gewölbte, einander überdeckende Flügel besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß
die von den alleräußersten Flügelstellen durchlaufenen Kreise sämtlich zusammengenommen
einen stromaufwärts durchmesserkleiner werdenden Rotationskörper (3) strömungsgerechter,
d. h. keine plötzlichen Übergänge aufweisender Gestalt bilden, welcher gegebenenfalls
eine nicht mehr von Flügelteilen besetzte, stromlinienförmige Kappe (4) besitzt,
und weiterhin gekennzeichnet durch eine derartige gegenseitige Neigung der Flügel
(5), daß sie zwischen einander düsenförmige, d. h. in Strömungsrichtung verengte
Kanäle erzeugen.