DE1111456B

DE1111456B - Rotating fuel atomizer for internal combustion engines with supercharger

Info

Publication number: DE1111456B
Application number: DEV13861A
Authority: DE
Inventors: Zdenek Koktan
Original assignee: Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav AS
Current assignee: Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav AS
Priority date: 1957-02-18
Filing date: 1958-02-17
Publication date: 1961-07-20
Also published as: FR1191635A; GB853344A

Description

Die Erfindung betrifft einen rotierenden Kraftstoffzerstäuber für Brennkraftmaschinen mit Ladegebläse, insbesondere für Flugmotoren.The invention relates to a rotating fuel atomizer for internal combustion engines with a charge fan, especially for aircraft engines.

Zur verbesserten Bildung der Brennstoff-Luft-Mischung für Kolbenverbrennungsmotoren hat man bereits außer (bzw. in Verein mit) den bekannten Vergasern oder Einspritzanlagen auch Schleudervorrichtungen benutzt, die auf die Welle des Flügelrades eines Ladegebläses aufgesetzt sind und im Saugkanal umlaufen. Die Schleudervorrichtung besteht bei den bekannten Einrichtungen dieser Gattung aus einem Hohlkörper mit radialen Kanälen, aus deren Öffnungen der Brennstoff austritt und in den Saugluftstrom überführt wird. Durch die von der Rotation des Hohlkörpers ausgehende Zentrifugalkraft wird der Brennstoff gleichmäßig in dem ringförmig die Schleudervorrichtung umgebenden Saugkanal verteilt und dabei gleichzeitig zerstäubt. Dem Hohlkörper hat man die Form eines Kegelstumpfes mit dem Flügelrad abgekehrter Verjüngung gegeben und die Öffnungen gruppenweise in unterschiedlichen Querschnitten angeordnet, so daß bei Einführung geringer Brennstoffmengen in den Hohlkörper praktisch der gesamte Brennstoff aus den Öffnungen austritt, die am weitesten von der Hohlkörperachse entfernt sind. Mit steigender Brennstoffzufuhr werden gruppenweise auch diejenigen Öffnungen zur Brennstofflieferung herangezogen, deren Entfernungen von der Achse kiemer sind. Durch entsprechende Bemessung der Öffnungen wird dadurch eine Anpassung des Durchgangsquerschnittes des Hohlkörpers an die verschiedenen, in der Zeiteinheit gelieferten Brennstoffmengen erreicht.In order to improve the formation of the fuel-air mixture for internal combustion piston engines apart from (or in conjunction with) the known carburetors or injection systems, also centrifugal devices used, which are placed on the shaft of the impeller of a charge blower and in the suction channel circulate. The centrifugal device consists of one in the known devices of this type Hollow body with radial channels, from the openings of which the fuel exits and into the suction air flow is convicted. Due to the centrifugal force emanating from the rotation of the hollow body, the Fuel evenly distributed in the suction channel surrounding the centrifugal device and atomized at the same time. The hollow body has the shape of a truncated cone with the impeller facing away Given taper and the openings arranged in groups in different cross-sections, so that when small amounts of fuel are introduced into the hollow body practically the entire Fuel emerges from the openings which are furthest away from the hollow body axis. With As the fuel supply increases, those openings for fuel delivery are also used in groups, whose distances from the axis are kiemer. By dimensioning the openings accordingly is thereby an adaptation of the passage cross-section of the hollow body to the different in the Time unit delivered fuel quantities reached.

Ferner ist vorgeschlagen worden, den Brennstoff zwecks Zerstäubung bei axialer Einführung in den Saugkanal vor dem Ladegebläse gegen feste Prallflächen anlaufen zu lassen.It has also been proposed that the fuel for the purpose of atomization when axially introduced into the Let the suction channel run against solid baffles in front of the charging fan.

Zerstäubungsvorrichtungen dieser Ausführung ergeben bei größeren Drehzahlen der Motoren eine ausreichende Kraftstoffzerstäubung und gewährleisten bei den Kunstflugzeugen eine gleichmäßige Kraftstofflieferung. Auch der Gefahr von Eisbildung bei Flugmotoren wird vorgebeugt. Sie haben aber den Nachteil, daß die Qualität der Kraftstoffmischung bei verschiedenen Umlaufzahlen unterschiedlich ist. Besonders bei niedrigen Drehzahlen ist die Zerstäubung nicht vollkommen, d. h., die Tropfen bleiben zu groß. Die eingangs erwähnte Anordnung der Austrittsöffnungen in einem kegelstumpfförmigen Hohlkörper in unterschiedlichen Entfernungen von der Achse dient vornehmlich der besseren Dosierung des Kraftstoffes, kann aber zu einer günstigeren Zerstäubung noch nicht ausreichend beitragen.Atomizing devices of this type provide a sufficient output at higher engine speeds Fuel atomization and guarantee an even fuel delivery for aerobatic planes. The risk of ice formation in aircraft engines is also prevented. But they have the disadvantage that the quality of the fuel mixture is different at different numbers of revolutions. Particularly at low speeds the atomization is not perfect, i. i.e. the drops remain too big. The aforementioned arrangement of the outlet openings in a frustoconical hollow body in different distances from the axle mainly serves to better meter the fuel, but cannot yet make a sufficient contribution to cheaper atomization.

Rotierender Kraftstoffzerstäuber
für Brennkraftmaschinen mit LadegebläseRotating fuel atomizer
for internal combustion engines with supercharger

Anmelder:Applicant:

Vyzkumny a zkusebni letecky ustav,
Letnany, Prag (Tschechoslowakei)Vyzkumny a zkusebni letecky ustav,
Letnany, Prague (Czechoslovakia)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,
Göttingen, Groner Str. 37Representative: Dipl.-Ing. A. Spreer, patent attorney,
Göttingen, Groner Str. 37

Beanspruchte Priorität:
Tschechoslowakei vom 18. Februar 1957Claimed priority:
Czechoslovakia from February 18, 1957

Zdenek Koktan, Libcice, Vltavou (Tschechoslowakei), ist als Erfinder genannt wordenZdenek Koktan, Libcice, Vltavou (Czechoslovakia), has been named as the inventor

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diesen Mängeln durch Einschaltung einer hier als »Wirbeldüse« bezeichneten Düsenform in die Radialkanäle des Hohlkörpers entgegengewirkt werden kann. Unter Wirbeldüsen werden Düsen verstanden, deren besonders gestaltete Bohrungen der strömenden Flüssigkeit eine heftige Rotationsbewegung erteilen, die neben der durch die Zentrifugalkraft des umlaufenden Hohlkörpers erzielten stetig beschleunigten Geschwindigkeit des Brennstoffstromes an der Zerstäubung mitwirkt, wobei die für die Erzeugung der Wirbelbewegung notwendige Energie ebenfalls durch die Zentrifugalkraft geliefert wird. Durch Vorschaltung kleiner Kammern zwischen die Austrittsseite der Wirbeldüsen und die in den Saugkanal führenden Kraftstoffaustrittsöffnungen wird diese Wirkung noch unterstützt. Erfindungsgemäß werden also in den Radialkanälen Wirbeldüsen und zwischen den Wirbeldüsen und den Kraftstoffaustrittsöffnungen der Kanäle kleine Kammern vorgesehen.The present invention is based on the knowledge that these deficiencies by the involvement of a Here as a "vortex nozzle" designated nozzle shape in the radial channels of the hollow body are counteracted can. Vortex nozzles are understood as meaning nozzles whose specially designed bores correspond to the flowing Liquid give a violent rotational movement, which in addition to that caused by the centrifugal force of the circumferential hollow body achieved steadily accelerated speed of the fuel flow at the Atomization contributes, with the energy necessary for the generation of the vortex movement also is supplied by centrifugal force. By connecting small chambers between the outlet side of the vortex nozzles and those leading into the suction channel This effect is supported by fuel outlet openings. So are according to the invention vortex nozzles in the radial ducts and between the vortex nozzles and the fuel outlet openings of the Channels provided small chambers.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß neben den mit Wirbeldüsen versehenen Radialkanälen mindestens ein weiterer Radialkanal ohne Wirbeldüse vorgesehen ist, vor dessen Mündung sich eine mit dem Hohlkörper umlaufende schalenförmige, in Richtung auf das Flügelrad des Gebläses offene und in Gegenrichtung geschlossene Abschirmung befindet. Durch die Kombination der Zerstäubung mittels Wirbeldüsen mit der Zerstäubung durch eine rotierende schalenförmige Abschirmung soll eine ver-A further development of the invention is that in addition to the radial channels provided with vortex nozzles at least one further radial channel is provided without a vortex nozzle, in front of its mouth one with the hollow body circumferential, shell-shaped, open in the direction of the impeller of the fan and the shield is closed in the opposite direction. By combining the atomization means Vortex nozzles with atomization through a rotating, bowl-shaped shielding should create a

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besserte Zerstäubung insbesondere beim schnellen Übergang vom Leerlauf des Motors zu den höheren Umlaufzahlen erzielt werden.improved atomization especially in the rapid transition from idling the engine to the higher one Circulation numbers can be achieved.

Die schalenförmige Abschirmung kann auch selbst als Flügelrad ausgebildet werden, indem sie an der dem Flügelrad abgewendeten Seite mit Öffnungen versehen wird, wobei die Öffnungen die Form von Schaufeln eines die Luft in den Innenraum der Abschirmung saugenden Gebläses erhalten. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die in den Innenraum der Abschirmung eingeführten Brennstoffmengen mit einem Mischluftstrom in Berührung kommen, der dieselbe Richtung hat wie der Saugluftstrom des Ladegebläses. The shell-shaped shield can also be designed as an impeller itself by attaching it to the the side facing away from the impeller is provided with openings, the openings having the shape of Obtain blades of a fan sucking the air into the interior of the shield. This execution has the advantage that the amounts of fuel introduced into the interior of the shield are included come into contact with a mixed air flow that has the same direction as the suction air flow of the charge blower.

Ausführungsbeispiele dieser Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. DieEmbodiments of this invention are shown schematically in the drawing. the

Fig. 1 veranschaulicht im Längsschnitt die Ausführung eines Zerstäubers nur mit Düsen,Fig. 1 illustrates in longitudinal section the design of an atomizer with only nozzles,

Fig. 2 die Ausführung mit Düsen und mit einer Schale undFig. 2 shows the embodiment with nozzles and with a shell and

Fig. 3 zeigt eine Einzelheit einer mit einem besonderen Gebläse zur Luftzuführung ausgeführten Schale.Fig. 3 shows a detail of one designed with a special fan for air supply Peel.

Der Kraftstoffzerstäuber besitzt einen Rotationskörper 1 von Tropfenform mit einer einseitig nach der Spitze zu offenen Kammer 4, aus der radial Kanäle 2 führen, welche so angeordnet sind, daß sie eine Schleuderpumpe bilden. Jeder Kanal 2 ist am äußeren Ende mit einer Wirbeldüse 3 versehen und mündet über eine kleine Kammer 10 in die Austrittsöffnung 11. Die Kanäle 2 sind in einer oder mehreren Reihen axial hintereinander angeordnet, und die einzelnen Reihen sind voneinander durch jeweils einen Absatz 15 in der Kammer 4 getrennt. Zwischen einer Röhre 5 für die Kraftstoffzuführung in die Kammer 4 und der Wandung der Durchgangsöffnung im Körper 1 bleibt ein Zwischenraum 12 für die Luftzuleitung. Die Röhre 5 reicht bis zur letzten Reihe der Kanäle 2.The fuel atomizer has a rotary body 1 of drop shape with a one-sided after the tip to open chamber 4, lead from the radially channels 2, which are arranged so that they a Form centrifugal pump. Each channel 2 is provided with a vortex nozzle 3 at the outer end and opens via a small chamber 10 into the outlet opening 11. The channels 2 are in one or more rows arranged axially one behind the other, and the individual rows are separated from each other by a shoulder 15 separated in chamber 4. Between a tube 5 for the fuel supply into the chamber 4 and the Wall of the passage opening in the body 1 remains an interspace 12 for the air supply line. The tube 5 extends to the last row of channels 2.

Der Rotationszerstäuber kann nach Fig. 2 auch so ausgeführt werden, daß die Kammer 4 durch einen Absatz 14 in zwei Räume, und zwar in den Kraftstoffraum und in den Luftansaugeraum, geteilt wird. Aus dem Kraftstoffraum führt außer den Kanälen 2 mit den Wirbeldüsen 3 noch ein Kanalsystem 6, das in den Raum zwischen dem Körper 1 und einer Schale 7 mündet. Aus dem Luftansaugraum führt ein kleiner Kanal 13, welcher ebenfalls in denselben Raum wie der Kanal 6 mündet.The rotary atomizer can also be designed according to Fig. 2 so that the chamber 4 by a Paragraph 14 is divided into two spaces, namely the fuel space and the air intake space. In addition to the channels 2 with the vortex nozzles 3, a channel system 6, the opens into the space between the body 1 and a shell 7. A leads from the air intake space small channel 13, which also opens into the same space as channel 6.

Statt des Kanals 13 kann die Schale 7 mit besonderen Schaufeln 9 versehen werden, die als Gebläse zum Luftansaugen dienen (Fig. 3).Instead of the channel 13, the shell 7 can be provided with special blades 9, which act as a fan serve to suck in air (Fig. 3).

Der Rotationszerstäuber ist an der Welle vor dem Laufrad 8 des Gebläses angebracht.The rotary atomizer is attached to the shaft in front of the impeller 8 of the fan.

Der durch das Rohr 5 zugeführte Kraftstoff gelangt zunächst in den entferntesten Teil der Kammer 4 und tritt in die von dort ausgehenden Kanäle 2. Die Zentrifugalkraft erteilt dem die Kanäle 2 durchfließenden Kraftstoff die zur Zerstäubung notwendige Energie. Der Kraftstoff wird aus den Kanälen 2 in die Wirbeldüse 3 getrieben, aus welcher er über die kleine Kammer 10 durch die Austrittsöffnung 11 zerstäubt wird. Mit wachsender Menge des zugeführten Kraftstoffes reichen die Kanäle in der entferntesten Reihe nicht zur Zerstäubung desselben, und der Kraftstoff läuft über den Absatz 15 in das nächste Abteil und die von dort ausgehenden Kanäle 2 und stufenweise so weiter. Diese Anordnung ermöglicht passende Düsenquerschnitte nach erforderlicher Menge des zerstäubten Kraftstoffes zu wählen. Zur vollendeten Zerstäubung des Kraftstoffes hilft noch die Luft, welche durch den Zwischenraum 12 angesaugt wird.The fuel supplied through the pipe 5 first reaches the most distant part of the chamber 4 and enters the channels 2 going out from there. The centrifugal force gives the person flowing through the channels 2 Fuel the energy necessary for atomization. The fuel is drawn from the channels 2 in the vortex nozzle 3 is driven, from which it atomizes via the small chamber 10 through the outlet opening 11 will. As the amount of fuel supplied increases, the channels in the farthest reach Row not to atomize the same, and the fuel runs through paragraph 15 into the next compartment and the channels going out from there 2 and so on in stages. This arrangement enables matching To choose nozzle cross-sections according to the required amount of atomized fuel. For perfect atomization Of the fuel, the air that is sucked in through the space 12 still helps.

In der Anordnung nach Fig. 2 wird ein Teil des Kraftstoffes durch die Wirbeldüse 3 im Kanal 2, besonders beim Leerlauf des Motors, zerstäubt und der übrige Teil des Kraftstoffes durch die Schale 7.In the arrangement according to FIG. 2, part of the fuel is passed through the vortex nozzle 3 in the channel 2, in particular when the engine is idling, atomized and the remaining part of the fuel through the shell 7.

Die Zerstäubung durch die Schale 7 erfolgt so, daß der durch die Kanäle 6 (Fig. 3) herangeführte Kraftstoff durch die Zentrifugalkraft an die innere Wand der Schale 7 trifft und in der Richtung des wachsenden Halbmessers zum Rande der Schale 7 vorrückt, wobei sich die Kraftstoffschicht ununterbrochen verringert, bis sie am Schalenrande einen dünnen Film bildet, der in eine feine nebelartige Schicht zerfällt. Eine bessere Zerstäubung wird durch die Schale 7 auch durch den Luftstrom, welcher entweder durch den kleinen Kanal 13 oder durch das Gebläse 9 in der Schale 7 herbeigeführt wird, erzielt.The atomization through the shell 7 takes place in such a way that the fuel supplied through the channels 6 (FIG. 3) by centrifugal force hits the inner wall of the shell 7 and in the direction of the growing Radius to the edge of the shell 7, whereby the fuel layer continuously decreases, until it forms a thin film on the edge of the bowl, which breaks down into a fine, mist-like layer. A better atomization is through the shell 7 also through the air flow, which either through the small channel 13 or brought about by the fan 9 in the shell 7 is achieved.

Zu den nachfolgenden Patentansprüchen wird bemerkt, daß für die Gegenstände der Unteransprüche ein vom Hauptgedanken der Erfindung (Anspruch 1) losgelöster Schutz nicht begehrt ist.To the following claims it is noted that for the subjects of the subclaims a protection detached from the main idea of the invention (claim 1) is not desired.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Rotating fuel atomizer for internal combustion engines with supercharger, especially for aircraft engines, with a mounted on the shaft of the wing fan, with her circumferential and provided with radially outwardly leading channels hollow body, in the interior of which opens a fuel supply pipe, characterized in that in the radial -Channels (2) vortex nozzles (3) and small chambers (10) are provided between the vortex nozzles and the fuel outlet openings (11) of the channels.

2. Rotating fuel atomizer according to claim 1, characterized in that in addition to the radial channels provided with vortex nozzles at least one further radial channel (6) without vortex nozzle is provided, in front of the mouth of a shell-shaped, circumferential with the hollow body, open in the direction of the impeller (8) of the fan and closed in the opposite direction Shield (7) is located.

3. Rotating fuel atomizer according to claim 2, characterized in that the Shell-shaped shielding is provided with openings on the side facing away from the impeller (8) is and that the openings as blades (9) one of the air in the interior of the shield suction fan are formed.

Considered publications:
French patents nos. 744 887, 748 497,

792136,838 700;

British Patent Nos. 557 826, 591491;
U.S. Patent No. Re 17869 (Reissue),

1551239, 1767 305, 2186 829, 2 240 893,

2265199.

1 sheet of drawings