DE1084086B

DE1084086B - Einrichtung zum besseren Zerstaeuben von schweren Brennstoffen bei Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1084086B
Application number: DEM28668A
Authority: DE
Inventors: Dieter Hirt
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1955-11-03
Filing date: 1955-11-03
Publication date: 1960-06-23

Description

Einrichtung zum besseren Zerstäuben von schweren Brennstoffen bei Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum besseren Zerstäuben von schweren Brennstoffen, bei welcher der Brennstoff zwischen Brennstoffpumpe und Einspritzdüse durch mehrere hintereinandergeschaltete und durch Ringräume voneinander getrennte Ringspalte gedrückt wird.
Schwere Brennstoffe, wie sie heutzutage für den Betrieb großer Dieselmotoren, Gasturbinen und für die Feuerung von Dampfkesseln Verwendung finden, sind meist Rückstands-Heizöle, die je nach Art ihrer Gewinnung asphaltische oder koksartige Teilchen in verschiedener Form und Verteilung enthalten. Diese Teilchen sind im Brennstoff jedoch nicht homogen, sondern in Anhäufungen vorhanden und zum Teil zu größeren Flocken verkittet. Für eine einwandfreie Zerstäubung und vollkommene Verbrennung derartiger Brennstoffe ist es zweckmäßig, die festen Teilchen im Brennstoff gleichmäßig zu verteilen und, wenn möglich, auch zu zerkleinern.
Nun ist es zwar bekannt, Dieseltreibstoffgemische herzustellen und dabei Homogenisiermaschinen zu verwenden. Dies hindert aber nicht, daß aus dem Gemisch - trotz des üblichen gelegentlichen Durchrührens des Lagertanks - innerhalb des Treibstoffbehälters bzw. der Einspritzanlage feste Teilchen aussedimentieren und Störungen verursachen können.
In der Emulsionstechnik sind Homogenisiereinrichtungen, bei denen die Flüssigkeit durch enge Spalte gepreßt wird, allgemein bekannt. Es ist nun aber bei Brennstoffeinspritzanlagen bekannt, den Einspritzdüsen ein Spaltfilter vorzuschalten, durch welches in ganz ähnlicher Weise der Brennstoff unter hohem Druck hindurchgepreßt wird. Da der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, den Brennstoff unmittelbar vor dem Einspritzen in den Zylinder zu homogenisieren und auch durch ein der Düse vorgeschaltetes bekanntes Spaltfilter eine solche Homogenisierwirkung in geringem Ausmaß möglich erscheint, betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum besseren Zerstäuben von schweren Brennstoffen, bei welcher der Brennstoff zwischen Brennstoffpumpe und Einspritzdüse durch mehrere hintereinandergeschaltete und durch Ringräume voneinander getrennte Ringspalte gedrückt wird.
Eine bekannte Einrichtung dieser Art ist ein Spaltfilter, dessen Spaltbreite nicht größer ist als das Spiel der Brennstoffnadel in ihrer Führung. Teilchen mit z. B. 0,005 mm Größe sollen durch das Filter zurückgehalten werden. Eine solche enge Spaltbreite erlaubt an sich schon keine bzw. eine nur unbedeutende Homogenisierung, weil die Klumpen aus aneinanderhaftenden Teilchen, um deren Zerstückelung es hier geht, durch einen solch engen Spalt nur zurückgehalten werden und ihn in kurzer Zeit völlig verschließen können. Um aneinanderhaftende Teilchen aus ihrer Verkittung zu lösen und im Brennstoff gleichmäßig zu verteilen, kommt es außer auf die Spaltbreite ganz wesentlich darauf an, wie man den Brennstoffstrom führt.
Die Erfindung besteht deshalb darin, daß die gingräume kreisförmigen Querschnitt aufweisen und die Spalte durch wenigstens annähernd parallele, zylindrische Wandflächen begrenzt sind und symmetrisch in die Ringräume unter Bildung je zweier scharfer, sich gegenüberstehender Ein- und Austrittskanten einmünden. Bei den bekannten Spaltfiltern für die Einspritzleitungen werden die Ringspalte einerseits durch eine Hohlkegelfläche und andererseits durch kegelige Körper gebildet, welche umgekehrt in die Hohlkegelfläche eingesetzt sind und mit der Ringkante ihrer Basis einen kreislinienförmigen Spalt mit der Hohlkegelfläche bilden. Es fehlt diesen Einrichtungen demnach sowohl die Führung des Brennstoffstroms innerhalb eines zylindrischen oder wenigstens annähernd zylindrischen Spalts, und es fehlen auch die scharfen Kanten und der kreisförmige Querschnitt der Wirbelräume.
Bei einem in einer Einspritzdüse angeordneten Spaltfilter sind zwar zwei kreisförmige Ringnuten durch einen Spalt miteinander verbunden, doch verläuft dieser Spalt in radialer Richtung. Die Wirkung des Zerkleinerns von Feststoffklumpen ist auch hierbei nur unvollkommen,- weil die Spaltbreite auf das Festhalten relativ kleiner Teilchen abgestimmt ist und demnach recht gering ist. Zudem ist nur ein einziger Spalt vorgesehen, während es zum Zerkleinern von Teilchen darauf ankommt, daß jeweils mehrere Spalte und Wirbelräume hintereinandergeschaltet sind, durch welche die Feststoffklumpen mit voller Absicht hindurchgelassen werden, wobei sie sich infolge der Strömungsgeschwindigkeit und mit Hilfe der scharfen Ein- und Austrittskanten von selbst zerkleinern.
Zweckmäßigerweise werden die die Ringräume und die Spalte begrenzenden Wandungen durch die Bohrung eines auf den Einspritzdüsenkörper aufsetzbaren Einschraubstücks und einem in diese Bohrung mit entsprechendem Spiel einschiebbaren, annähernd zylindrischen Einsatz gebildet, wobei sich der Querschnitt der Ringräume gegen die Einspritzdüse hin verringert. Durch die Anordnung der Homogenisiere.inrichtung zwischen der Brennstoffpumpe und unmittelbar an der Einspritzdüse ist eine besondere Hochdruckpumpe überflüssig und außerdem die Gewähr gegeben, daß der nur kurze Zeit anhaltende Homogenisiereffekt in vollem Umfang zur Wirkung kommen kann. Darüber hinaus können durch die erfindungsgemäße Einrichtung auch Schwingungen in den Brennstoffdruckleitungen gedämpft und ein Nachtropfen der Düsen vermieden werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig.l eine Einspritzdüse mit der Homogenisiereinrichtung, teilweise im Schnitt, Fig.2 die Homogenisiereinrichtung im größeren Maßstab im Schnitt.
Im Zylinderdeckel 1 einer Brennkraftmaschine ist in bekannter Weise die Einspritzdüse 2 angeordnet, welche in der Verbindungsleitung 3 zur nicht näher dargestellten Brennstoffpumpe die Homogenisiereinrichtung 4 aufweist. Diese besteht im wesentlichen aus einem Einschraubstück 5, das in den Einspritzdüsenkörper 6 eingeschraubt und mittels an sich bekannter Verschraubungen 7 mit der zur Einspritzpumpe führenden Leitung 3 verbunden ist. Am unteren Ende des Einschraubstücks ist eine im wesentlichen zylindrische Ausnehmung 8 vorgesehen, in welcher ein ebenfalls im wesentlichen zylindrischer Einsatz 9 angeordnet ist. Dieser Einsatz ist mit geringem Spiel gegenüber der Bohrung 8 angeordnet, so daß Ringspalte 10 gebildet werden, die zweckmäßigerweise so ausgebildet sind, daß sie gegen die Einspritzdüse hin im Querschnitt abnehmen. Einsatz 9 und Bohrung 8 sind außerdem mit parallelen Rillen 11 versehen, die so angeordnet sind, daß sie sich zu einem kreisförmigen Querschnitt ergänzen. Die Querschnitte 11 nehmen ebenfalls gegen die Einspritzdüse hin ab. Das pumpenseitige Ende des Einsatzes 9 ist kegelförmig ausgebildet und mit Stützflächen 12 versehen, welche gegen die Bohrung 8 des Rinschraubstücks anliegen. Am düsenseitigen Ende des Einsatzes 9 sind von der untersten Ringnut 11 ausgehend zur Achse hin konvergierende Bohrungen 13 vorgesehen.
Der mit hoher Geschwindigkeit von der Leitung 3 in die Spalte 10 strömende Brennstoff erfährt in den Ringnuten 11 eine Verringerung seiner Geschwindigkeit und durch die Wirbelbildung eine innige Durchmischung, so daß die Anhäufungen fester Bestandteile zerstört und dieselben gleichmäßig im Brennstoff verteilt werden. Gleichzeitig werden durch die Entlastung in den Ringnuten und das Vorbeiströmen des Brennstoffs an den scharfen Kanten der Ringnuten die gröberen Flocken zerkleinert. Durch Anordnung mehrerer Ringnuten mit abnehmendem Querschnitt und durch konische Ausbildung der Ringspalte 10 kann der Homogenisiereffekt in weiten Grenzen beeinflußt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum besseren Zerstäuben schwerer Brennstoffe bei Brennkraftmaschinen, bei welcher der Brennstoff zwischen Brennstoffpumpe und Einspritzdfise durch mehrere hintereinandergeschaltete und durch Ringräume voneinander getrennte Ringspalte gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringräume (11) kreisförmigen Querschnitt aufweisen und die Spalte (10) durch wenigstens annähernd parallele, zylindrische Wandflächen begrenzt sind und symmetrisch in die Ringräume (11) unter Bildung je zweier scharfer, sich gegenüberstehender Ein- und Austrittskanten einmünden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ringräume (11) und die Spalte (10) begrenzenden Wandungen durch die Bohrung eines auf den Einspritzdüsenkörper aufsetzbaren Einschraubstückes (5) und einen in diese Bohrung mit entsprechendem Spiel einschiebbaren, annähernd zylindrischen Einsatz (9) gebildet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ringräume (11) sich gegen die Einspritzdüse hin verringert.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Ringräumen (11) liegenden Ringspalte in an sich bekannter Weise nach der Düse hin im Querschnitt abnehmen.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pumpenseitige Stirnfläche des Einsatzes (9) kegelförmig ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am düsenseitigen Ende des Einsatzes vom letzten Ringraum (11) zur Achse hin konvergierende Abflußbohrungen (13) vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 417 040, 548 970, 736 419, 855 019, 933 829; britische Patentschriften Nr. 376 574, 499 713; USA.-Patentschrift Nr. 2 50,7 355; Buch von O. Lange, »Technik der Emulsionen«, 192$, S. 78 und 79.