DE2030014A1

DE2030014A1 - Stromungsverstarker

Info

Publication number: DE2030014A1
Application number: DE19702030014
Authority: DE
Inventors: John J Evanston Vaughn James R Des Plames Oglesby Cecil D Elk Grove Village Tuzson, III (V St A )
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1969-06-25
Filing date: 1970-06-18
Publication date: 1971-01-07
Also published as: FR2047944A1; DE2030014C3; FR2047944B1; DE2030014B2; JPS4836479B1; GB1301155A; US3586024A; CA928222A

Description

PATENTANWÄLTE

dr.ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · dipl-fhys. W. SCHMITZ

HAM BURG-MÜNCHEN 203001 U

ZUSTELLUNGSANSCHRIPT: HAAtBURG 36 · NEPER WALL ti

TEL. 36 74 28 UND 3Θ 41 1Γ>

Borg-Warner Corporation

MÜNCHEN 18 · MOZARTSTR. 23

200 South Michigan Avenue TE₁^₃₈O₀₈₈

_. . __ _ ,-„,-_.. I ~~\ TELEGR. NEGBDAFATENT MÜNCHEN

Chicago, 111. 60604/USA

Hamburg, 15. Juni 1970

Strömungaverstärker

Die Erfindung betrifft einen Strömungsverstärker zur Steuerung eines Strömungsmittelstrahls mittels eines Gassteuerimpulses.

Strömungsverstärker sind im allgemeinen in der Lage, wahlweise einen Strömungsmittelstrom zwischen wechselnden Empfängern in Ansprache auf ein Strömungsmitteldrucksignal abzulenken.

Die Erfindung bezweckt einen Strömungsverstärker zum Messen des einem gewählten Empfänger entsprechend eine« Strömungsmitteldrucks teuers ignal zugeführten Strömungsmittels zu schaffen, der bei fehlendem Steuersignal eine Strömung in den gewählten Empfänger im wesentlichen verhindert, wobei

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das Verhalten des Strömungamittelflusses durch ias Strömungsmitteldrucksteuersignal₉ das in Form.νοα Impulsen unterschiedlicher Dauer oder Frequenz zugeführt werden kann_s in engen Grenzen steuerbar sein soll. Weiterhin soll erreicht werden, daß ein StrömungamittelfIuB₉ beispielsweise einer Flüssigkeit mit hoher Energie durch ein eine verhältnismäßig geringe Energie aufweisendes Steuersignal, beispielsweise Luft gesteuert werden kann. Der Strömungsverstärker soll geeignet sein, einen abgemessenen Strömungsmittelfluß wechselnden Empfängern zuzuführen, in denen wesentlich unterschiedliche Druckslastäacte herrschen. Weiterhin bezweckt die Erfindung einen Strömungejerstärker zu schaffen, der geeignet ist, einer Unterdruckzone, beispielsweise der Ansaugeinrichtung einer Brennkraftmaschine, eine bemessene flüssige Brennstoffmenge in Abhängigkeit eines Steuersignals, beispielsweise Luftimpulse, entsprechend der Drehzahl und Belastung der Maschine, zuzuführen»

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Gehäuse eine Strömungsmittel-Arbeitskammer vorgesehen ist, die die mit einem ersten und einem zweiten Aufnahmekanal sowie einer mit dem ersten Aufnahmekanal fluchtenden Kraftdüse in Verbindung steht, welch letztere einen Flüssigkeitsstrahl durch die Arbeitskammer richtet, daß eine winklig zur Kraftdüse in die Arbeitskammer mündende

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erste Steuerdüse vorgesehen ist, die einen Gasstrahl in die Arbeitskammer richtet, und daß eine Hilfssteuerung mit wenigstens einer Hilfssteuerdüse vorgesehen ist, die mit Abstand stromabwärts von der ersten Steuerdiise in die Arbeitskammer mündet und mit einem stromabwärts liegenden Abschnitt des ersten Aufnahmekanals in Verbindung steht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sollen nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Strömungsverstärkers gemäß der Erfindung, in der Teile entfernt sind, um die inneren Kanäle Iteizulegenj

:. i Fig. 2 einen Teilschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1}

Fig. 3 einen Teilsdnitt nach linie 3-3 der Fig. 1j und

Fig. 4 eine Draufsicht ähnlich der Fig. 1 jedoch einer anderen Ausf uhrungsform des Strömungsverstärkers gemäß der Erfindung.

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spielaweise kann eine einzige oder mehrere Hilfesteuerdüeen verwendet werden, was von der Energiehöhe des aus der Kraftdüse 34 austretenden Strahls im Verhältnis zu der Energiehöhe des Steuerimpulses abhängt. Bei anderen Ausfahrungen kann es erwünscht sein, eine oder mehrere Hilfesteuerdüaen mit einem stromabwärts liegenden Teil des ersten Aufnahmekanals 21 zu verbinden, ohne gleichzeitig mit der Steuerkammer 31 verbunden zu sein oder es können einige der Hilfssteuerdüsen 38 mit einem stromabwärts liegenden Teil des ersten Aufnahmekanals 21 und einige mit der Steuerkammer 31 verbunden sein. Die Anzahl der verwendeten Hilfesteuerdüsen und ihre Verbindungen mit anderen Abschnitten der Vorrichtung ermöglichen eine Auswahl erwüoschter Schalteigenschaftesa der Vorrichtung.

Ein Strömungsmittelkreis mit dem Strömungsverstärker ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Ein Impulserzeuger 43 ist über eine Leitung 44 mit der Steuerkammer 31 verbunden. Der Impulserzeuger 43 kann viele Formen annehmen, was von der Meßfunktion, die mit dem Strömungsverstärker durchgeführt werden soll, abhängt. In seiner einfachsten Form kann der Impulserzeuger 43 ein einfaches Auf-Zuventil sein, um einen Strömungsmittelsteuerdruck zu regeln, der der Steuerkammer 31 zugeführt wird. Andererseite kann der Impulserzeuger 43

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ein komplizierteres öeafib sein, um ein Steuersignal abzugeben, bei dem die Frequenz und/oder die Dauer des Strömungsmitteldruckimpulses entsprechend einem gewählten Zustand oder einer Kombination von Zuständen geregelt werden.

Die Zufuhrkammer 33 ist über eine Leitung 46 mit einer Pumpe 47 verbunden, die unter Druck stehendes Strömungsmittel der Vorrichtung zuführt. Der erste Auslaßkanal 23 ist über eine Leitung 48 mit einem Strömungsmittelsumpf verbunden. Der zweite Auslaßkanal 29 ist über eine Leitung 51 mit einem Ausweichgefäß 53 verbunden. Die Entlüftungskammer 36 ist über eine Leitung 45 mit der Atmosphäre verbunden. Falls erwiinsht, kann die Entlüftungskammer 36 mit einer einstellbaren Strömungsmitteldruckquelle verbunden sein, um den Schaltdruck des Strömungsverstärkers einstellen zu können.

Es soll nunmehr die Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Strömungsverstärkers betrachtet werden. Ein Strömungsmittel, beispielsweise eine Flüssigkeit wird unter Druck der Zufuhrkammer 33 zugeführt. Die Kraftdüse 34 richtet einen Flüssigkeitsstrahl durch die Arbeitskammer 14 in den ersten Aufnahmekanal 21, aus dem die Flüssigkeit über die erste Auslaßöffnung 23 und die Leitung 48 in den Sumpf 49 fließt. .Bei fehlendem Strömungsmittelsteuerdruck in der Steuerkammer

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31 wird der Flüssigkeitsstrom aus der Kraftdüse 34 in den ersten Aufnahmekanal 21 gerichtete Di© Strömung der Flüssigkeit im ersten Aufnafamekanal 21 neigt dazu₈ den Hilfssteuer« kanal 31 zu entleeren, der seinerseits dazu neigt, die Hilfssteuerdüsen 38 au entleeren. Auch neigt der Flüssigkeitsaustritt aus dem ersten Auelaßkanal 23 dazu, den Hilfssteuerkanal 39 und die Hilfssteuerdüsen 38 bei fehlendem Strömungsmitteldruck in der Steuerkammer 31 zu entleeren. Die Entleerung der Hilfssteuerdüsen 38 "begüastigt die Wandhaftung des Flussigkeitsstromes an der Wand 16 uöd sehließt somit im wesentlichen einen Flussigkeitsstroii im zweiten Aufnahmekanal 24 aus. Bei fehlendem Steuersignal Btröm-t somit die Flüssigkeit in den Sumpf 49 zurück.

Es wird nunmehr auf Fig. 4 Bezug genommen» in der eine wahlweise Ausfübrungsform des Strömungsverstärkers gemäß der Erfindung gezeigt ist, die insbesondere als Brennstoffmeßvorrichtung für Brennkraftmaschinen geeignet ist.

Das Meßventil 110 gleicht in vielen Hinsichten der in Pig.. 1 gezeigten Konstruktion, wobei jedoch Änderungen des zweiten Aufnahmekanals vorgenommen sind® Das ließventil 110 weist eine Arbeitskammer 114» einen eraten Aafnafamekanal 121·, einen ersten Auslaßkanal 123/ eine Steuerkamsser 131, eine Steuerdüse 132, eine Zufuhr kammer 133» eine Eraftäiise 134'®

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eine Entlüftungskammer 136, eine Entlüftunjidüse 137, Hilfssteuerdüsen 138 und einen Hilfssteuerkanal 139 auf.

Die vorstehend erwähnten Teile der Vorrichtung können in Konstruktion und ihrer Funktion gleich den in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Teilen sein, auf die bezüglich einer eingehenderen Beschreibung hingewiesen wird. Bei dem abgeänderten zweiten Aufnahmekanal 124 konvergieren die Wandabschnitte 126, 128 zueinander und bilden eine Drosselöffnung 127.

Die mit Abstand zueinander angeordneten Wände des zweiten Aufnahmekanals 124 divergieren dann auseinander, wie durch die Abschnitte 156 und 157 gezeigt und umgreifen zwei mit seitlichem Abstand angeordnete Entlüftungskanäle 158 und 159. Die Wände konvergieren dann wieder zueinander, wie durch die Abschnitte 161 und 162 gezeigt, um eine zweite Drosselöffnung 163 zu bilden. Die Seitenwandabschnitte 156, 157, 161, 162 bilden zusammen mit der oberen und der unteren Platte (beispielsweise die Platten 11 und 12 der Fig. 1) eine Entlüftungs- oder Isolierkammer 164 im zweiten Aufnahmekanal 124 zwischen der Arbeitskammer 114 und dem zweiten Auslaßkanal 129.

Es wird nunmehr auf den schematisch dargestellten Strömungs-

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mittelkreis Iq Verblactag mit dem Meßventil 110 Bezug ge? nommen. Ein Brennstofftank 149 und eine Brennstoffpumpe 147 sind über eine leitung 146 mit der Zufuhrkammer 133 verbunden. Bei fehlendem Steuersignal strömt der Brennstoff durch den ersten Aufnahmekanal 121, den ersten Auslaßkanal 123 und die Rücklaufleitung 148 In den Tank 149 zurück. Die Arbeitskammer 114 ist zur Atmosphäre entlüftet oder wird über die Entlüftungskammer 136₉ die Entluftungsdüse 137 und die leitung 145 mit einem Steuerdruck toeaufschlagt. Der Impulserzeuger 143 erzeugt vorzugsweise eine leihe von Iiuftdruckimpulsen, wobei die Psequenz der Impuls© eine Funktion der Mascbinendrehzahl 1st, während ab Dauer ©ines Impulses eine Funktion der Maschinenbelastmng ist« Dieses Signal wird der Steuerkammer 131 über die leitung 144 augeführt und dient dazu, den aus der Kraftdüse 134 austretenden Brennstoff in den zweiten Aufnahme-nal 124 abzulenken.

Der zweite Auslaßkanal 129 kann an die Ansaugeinriebtang einer Brennkraftmaschine angeschlossen sein und wird somit einem Unterdruck ausgesetzt, der von einigen Zentimetern Wassersäule bis zu einigen Zentimetern Qraks über säule variieren kann. Die Entlüftungskammer 164 siebt Mittel vor, um diesen Unterdruckzustand gegenüber dem Steuerdruck und der in der Arbeitskammer wirksamen Druckvorrichtung zu iso»

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lieren.

Bei fehlendem Steuerdruck tritt im aeiten Aufnahmekanal 124 keine Strömung auf. In diesem Falle bewirkt der Unterdruck im zweiten Auslaßkanal 129, daß Luft aus den Entlüftungskanälen 158 und 159 und den leitunjen 166 und 167 über die Entlüftungskammer 164 sowie die zweite Drosselöffnung 163 in den zweiten Auslaßkanal abgeleitet wird, während die erste Drosselöffnung 127 dazu dient, die Arbeitskammer 114 von der Entlüftungskammer 164 zu. isolieren. Bei fehlendem Steuersignal wird somit der Brennstoff über den ersten Aufnahmekanal 121 zurückgeleitet, obwohl im zweiten Auslaßkanal 129 ein hoher Unterdruck herrscht.

Beim Vorhandensein eines Steuerdrucksignals wird der Brennstoff in den zweiten Aufnabmekanal 124 abgelenkt und strömt durch die Drosselöffnung 127 in die Entlüftungskammer 164. Die konvergierenden Wandabschnitte 161 und 162 der Entlüftunp&ammer 164 bewirken zusammen mit dem Unterdruck im zweiten Auslaßkanal 129 und in Zusammenwirkung mit den Entlüftungskanälen 158 und 159 daß sich der flüssigkeitsstrom wieder bildet, der dann als Strahl aus der zweiten Drosselöffnung 163 austritt. Der so in den «weiten Auslaßkanal 129 ausgestoßene flüssigkeitsstrahl vermischt sich mit der Ansaugluft der Brennkraftmaschine.

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Die vorstehende Beschreibung ist auf besondere Ausführungsformen der Vorrichtung gerichtet₉. die in der lage sind, eben für BrennkraftfnasohiQSEi typischen flüssigen Brennstoffatrom mittels ©ines leftsigials se schalten» Sie Beschreibung ist daher auf ©1q bevorstagtes Ausführungs« beispiel gerichtet und mac bei Yerweodang won Strömangsmitteln einer beetioiateB Dichte anter bestimmten DtucIeverhältnissen. Geeignete ioderaageB könneö von mit der Materie vertrauten faehleoteo teiasicbtlich te Drücke und der Dichten der StröauDgsaittelj, bei ieo©ö die forrichtung zur Anwendung koiamt» ^orgesi©aia©Q u©rden»

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Claims

Patentansprüche

1. Strömungsverstärker zur Steuerung eines Strömungsmittelstrahle mittels eines GaseteuerImpulses, dadurch gekennzeichnet, daß In einem Gehäuse (TO) eine Strömungsmittel-Ar beltskammer (14, 114) vorgesehen 1st, die mit einem ersten und einem zweiten Aufnahmekanal (21 bzw. 24» 121 bzw. 124) sowie einer alt dem ersten Aufnahmekanal (21; 121) fluchtenden Kraftdüse (34ϊ 134) in Verbindung steht, welch letztere einen Flüssigkeitsstrahl durch die Arbeitskammer (14; 114) richtet, daß eine winklig zur Kraftdüse in die Arbeitskammer mündende erste Steuerdüse (32; 132) vorgesehen ist, die einen Gasstrahl in die Arbeltekammer richtet, und daß eine Hilfssteuerung mit wenigstens einer Hilfssteuerdüse (38; 138) vorgesehen ist, die mit Abstand stromabwärts von der ersten Steuerdüse (325 132) in die Arbeitskammer mündet und mit einem stromabwärts liegenden Abschnitt des ersten Aufnahmekanals in Verbindung steht.

2. Strömungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hiifesteuerdüse (38, 138) in Verbindung mit der ersten Steuerdüse (32) steht.

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3. Strömungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfssteuerkanal (39?. 139) vorgesehen ist, der die Hilfssteuerdüise (38; 13@) mit dem stromabwärts liegenden Abschnitt See erste» Aufnahmekanals (21$ 121) verbindet.

4· S'trömungsverstärker nach Anspruch 2_r dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfssteuerkanal (39; 139) vorgesehen 1st, der eine Verbindung zwischen der" Hilfssteuerdüse (38| V₁ und der ersten Steuerdiise (32; 132) sowie dem stromabwärts liegenden Abschnitt des ersten Aufnahmekanals (21; 121) bildet.

5. Strömungsverstärker nach Aosprucb 1, dadurch-gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (14; 114) und ö©r eiste Auf nah-~ mekanal (21; 121) ein gemeinsames Wandungsteil (16) aufweisen, wobei die erste Stenerdüse (32; 132) taofl die Hilfssteuerdüse (38j 138) durch i®n gemeinsamen Vandangeteil (16) in die Arbeitskammer (14; 114) einmündet,, ußd daß die Hilfssteuerdüse (38j 138) ferner mit einem Abschnitt des Wandungsteiles in Verbindung steht, der im ersten Aufnahmekanal liegt.

6. Strömungsverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich-

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net, daß ein Hilfssteuerkanal (39; 139) sich entlang einem Teil des gemeinsamen Wandlungsteils in der Arbeitskammer (H; 114) and dem ersten Aufnahmekanal (21; 121) erstreckt, der eine Yerttodung zwischen der Hilfssteuerdüse (38; 138) und dem stromabwärts liegenden Abschnitt des asten Aufnahmekanals "bildet. '

7. Strömungsverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hilfssteuerdüsen sich durch den gemeinsamen Wandungsteil (16) in die Arbeitskammer (14; 114) erstrecken.

8. Strömungsverstärker nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerkammer (31; 131) mit der ersten Steuerdüse (32; 132) und ein Hilfssteuerkanal (39; 139) mit der Steuerkammer (31; 131) verbunden sind, welch letzterer sich entlang einem Teil des gemeinsamen Wandungsteils erstreckt und die Hilfssteuerdüsen (38; 133) mit der Steuerkammer und einem stromabwärts liegenden Abschnitt des ersten Aufnahmekanals (21; 121) verbindet.

9. Stromverstärker mit einer Arbeitskammer, in die eine Eraftdüse mündet und von der ein erster und ein zweiter Aufnahaekanal auegeht, wobei die Arbeltskammer ein den SSrö-

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mungsmittelfliiS normalerweise © ersten Aefiataekaael richtendes dem Druek8teH©rfaitt@l zugeordnet mittelfIuB wahlweise in ken, dadurch gekennzeichn (124) mit einem mit einer laflkanal (129) ferbuodeö ist beitskammer (114) Iierkammer (164) Druckmittel und den dar Steaeriüse in den

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vagesehen 1st, und daß die Isolierkammer Entlüftungsmittel (166, 167) aufweist.

12. Strömungsverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abstand zueinander aufweisende Seitenwandabschnitte (126, 128) vorgesehen sind, die zueinander hin konvergieren und einen Teil des zweiten Aufnahmekanals (124) und der ersten Strömungsmitteldrosselöffnung (127) bilden, und daß die Isolierkammer (164) auseinander divergierende SiitenwandabBcbnitte (156, 157) aufweist, die in wieder konvergierende Seitenwandabscbnitte (161, 162) übergehen, um die zweite Strömungsmitteldrossiöffnung (163) zu bilden, die im wesentlichen mit der ersten Strömungsmitteldrosselöffnung (127) ausgerichtet ist, und daß die Isolierkammer (164) zwei seitlichen Abstand zueinander aufweisende Entlüftungskanäle (158, 159) aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten einer Linie angeordnet sind, die sich durch die erste und die zweite Drosselöffnung erstreckt.

13. Strömungsverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise eine abgemessene flüssige Brennstoffmenge in den zweiten Aufnahmekanal (124) abgegeben werden kann, und daß der Auslaßkanal einen Teil eines Luftatmugkanals (129) einer Verbrennungskraftmaschine bildet, daß

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die Isolierkammer (164) zwei konYergierende Seitenwandabschnitte (161, 162) aufweist, die eine luslaßdüsenöffnung in den Auslaßkanal (129) bilden, daß die Isolierkammer (164) zwei seitlichen Abstand zueinander aufweisende Entlüftungskanäle (158, 159) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Auslaßdüse (163) angeordnet sind und die flüssige Brennstoffmenge durch die luftung©öffnungen und die Auslaßdüse in den Luftansaugkanal (129) zur Vermischung mit dem Luftstrom eingeführt wird*

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L e e r s e i t e