DE181685C

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Publication number: DE181685C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein Zusatzventil an Vergasern von Explosionskraftmaschinen zur Erzeugung eines karburierten Luftstromes von konstantem Mischungsverhältnis. Die Erfindung besteht darin, daß der Ventilkörper die Form eines Rotationsparaboloids hat, dessen Erzeugende eine biquadratische Parabel ist. Ein solches Ventil ist in beiliegender Zeichnung dargestellt, und zwar in Fig. i. im

ίο Zusammenhang mit dem Vergaser und in Fig. 2 in einer besonderen Darstellung mit einer Angabe derjenigen Größen, die für die Ermittelung des Querschnitts in Betracht kommen.

Ventile, die dem genannten Zweck dienen, nämlich einen karburierten Luftstrom von konstantem Mischungsverhältnis zu erzeugen, müssen den folgenden Hauptbedingungen genügen:

i. das Ventil darf nicht der periodisch zwischen Null und einem Maximum schwankenden Kolbengeschwindigkeit folgen,

2. es muß durch seine Konstruktion gestatten, jedes beliebige Verhältnis zwischen Ventilhub und Durchgangsquerschnitt herzustellen,

3. es muß möglichst reibungsfrei arbeiten und unempfindlich gegen Staub sein.

In dem Ventilkörper h spielt, wie Fig. 1 erkennen läßt, das Zusatzluftventil c unterhalb der Spritzdüse b für die Karburierflüssigkeit, die in das Rohr a, in welches die atmosphärische Luft eintritt, eingespritzt wird. Der \^Aentilkörper h hat die Form eines Rotationsparaboloids, dessen Erzeugende durch die allgemeine Formel

JK⁴ + ay² = bx + c

dargestellt wird, worin y den Radius für einen im Abstand χ vom Scheitel gelegten Schnitt bezeichnet (s. Fig. 2), a, b und c sind Konstanten, deren Werte von den Dimensionen des Karburators, sowie Dichtigkeit der angesaugten Luft und des verwendeten Brennstoffes, endlich von einer von der Wirkungsweise der Spritzdüse abhängigen Konstanten abhängig sind. Außerdem ist noch die Fallbeschleunigung und das Mischungsverhältnis Brennstoff zu Luft darin enthalten.

Diese Formel ist aus nachfolgenden Erwägungen abgeleitet:

Die Saugwirkung der Maschine erzeugt im Karburator einen Unterdruck, den wir mit \ bezeichnen und in Meter Wassersäule messen.

Nehmen wir zunächst an, ein Zusatzluftventil sei nicht vorhanden und bezeichnen mit:

/ die über die Zerstäubungsdüse streichende Luftmenge (in m³/sec), mit ν ihre Geschwindigkeit in m/sec, mit f den Querschnitt des Luftansaugrohres in m² mit 5 das spezifische Gewicht der angesaugten Luft bezogen auf Wasser, mit g die Fallbeschleunigung, so ist:

₆₅

Ist weiterhin e die angesaugte Brennstoffmenge (in m³/sec) und k das konstant zu er-

haltende Mischungsverhältnis zwischen Brennstoff und Luft, so ist:

während

2.

Die Größe von e ist ebenso wie / eine Funktion des Unterdruckes \; die Erfahrung zeigt aber, daß diese Funktionen nicht identisch sein können, oder mit andern Worten, ίο daß die in die Mischung eintretende Brennstoffmenge e nicht dem Gesetze des Ausströmens einer Flüssigkeit unter Druck folgt; denn in diesem Falle wäre:

e =

„I/;

worin ο den Querschnitt der Zerstäuberdüse (in m²), S₁ das spezifische Gewicht des Brennstoffes bezogen auf Wasser bedeutet, das

heißt: k = ~j- wäre unter allen Umständen

konstant.

Wie die Erfahrung lehrt, wächst mit wachsendem Unterdrucke die Menge des von der angesaugten Luft aufgenommenen Brennstoffes.

»Das Gemisch wird reicher« und seine Explosionskraft nimmt ab.

Diese Erscheinung beruht auf folgendem Vorgange:

Nicht die ganze effektiv angesaugte Brennstoffmenge bildet mit der Luft ein explosibles Gemisch, sondern nur der Teil, welcher von dem Luftstrome zerstäubt wird. Nun kann der Luftstrom nur eine begrenzte Quantität Flüssigkeitsstaub pro Querschnittseinheit aufnehmen , jeder Überschuß wird Tropfenform annehmen und, obzwar mechanisch von der Luft mitgerissen, an Stellen verminderter Luftgeschwindigkeit sich niederschlagen. Es ist also nicht die angesaugte Brennstoffmenge an sich maßgebend für den Gehalt des Gemisches, sondern der von ihr erfüllte Querschnitt des Ansaugrohres. Dieser Wert ist aber, wie Versuche ergeben, proportional der freien Steighöhe des aus der Zerstäuberdüse austretenden Flüssigkeitsstrahles.

Bezeichnen wir diese Höhe mit »/?« (in m), so ergibt sich:

4. ■ l = h. φ,

worin φ eine von der Bauart und Dimensionierung des Vergasers abhängige Konstante ist (gleich der für 1 m Strahlhöhe von der Luft aufgenommenen Brennstoffmenge).
Nun ist:

5·

e =

ι =

2 g

Es steigt also die Brennstoffzufuhr proportional dem Unterdrucke, während die Luftzufuhr mit der Quadratwurzel aus dem Unterdrucke wächst.

Um das Gemisch konstant zu halten, muß noch eine zusätzliche Luftmenge Z₁ eingeführt werden. Es gilt demnach:

Bezeichnet »w« den Durchgangsquerschnitt für die Zusatzluft, so ist

Z₁ = ν · n> = w I/

2 g -■-

Setzt man

dann folgt

T'^s

Um die Kurve des das Ventil umgebenden Rotationskörpers zu finden, betrachten wir einen in der Höhe χ über den Scheitel des Körpers gelegten Querschnitt, dessen Radius »j/-« sei, und bezeichnet mit »r« den Radius des Ventiltellers, mit »α« die Höhe desselben bei geschlossenem Ventil über dem Scheitel des Rotationskörpers, dann ist:

8. w — (f² — r²) π.

Bezeichnet nun:

»z« die Kraft der Ventilfeder, die bestrebt ^! ist, das Ventil auf seinen Sitz zu ziehen, in kg für ι m Zusammendrückung, dann beträgt bei gehobenem Ventil die auf die Feder ausgeübte Kraft = i (x — a). Diese Kraft wird von dem in dem Vergaser erzeugten Unterdruck erzeugt, deren Größe in kg beträgt: 1000·^·· Γ²7τ. Es gilt demnach

9. 1000·^·· T²TT = i (x — a).

In dieser Formel ist das Gewicht des Ventils vernachlässigt und vorausgesetzt, daß in geschlossenem Zustande des Ventils die Feder spannungslos sei.

i (x

• a j ι

1000 · r² Tc ' 1000 · r² rc

= B (χ —α).

Claims

Eingesetzt in Formel 7:

(y* _ _rs;> χ* + 2 (>² - rV icf = AB (x - a) -f

oder

₊y² U

TT² (AB[X- α] -f- + r*K [2/— r² π]).

Setzen wir

so ergibt sich 10.

Hierin sind

2 (f-r**) J— == C; —/■- + r² π (2 f — r¹ π) = D,

C = -_a- (A B [x -a] + DJ.

A = -^-7-,-,-; B = ₀ ; C = -- ff— r² π);

2gk^zs² lOOO-r-π π ^J '

Da für y = ο χ = ο wird, so ergibt sich der Wert von a

Pate ν τ-Α ν SPRU c η :

Die Konstanten B, C, D sind Konstruk- j
tionskonstanten des Vergasers, während A aus
experimentell zu bestimmenden Größen zu- Zusatzluftventil an Vergasern von Ex-

sammengesetzt ist. J plosionskraftmaschinen zur Erzeugung

Auf allgemeine Form gebracht, lautet die Gleichung 10

11. T⁴ + ay² = b χ -f- c.

Das ist die Gleichung einer biquadratischen Parabel. ^;

eines karburierten Luftstromes von kon- 65 stantem Mischungsverhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (h) die Form eines Rotationsparaboloids hat, dessen Erzeugende eine biquadratische Parabel bildet. 70

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,

BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI.