DE2337731A1

DE2337731A1 - Vorkammer

Info

Publication number: DE2337731A1
Application number: DE19732337731
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Ing Dinger
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH; Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1973-07-25
Filing date: 1973-07-25
Publication date: 1975-02-13

Description

Vorkammer

Die Erfindung betrifft eine Vorkammer für eine luftverdicntende Hubkolben-Brennkraftmaschine, die im Zylinderkopf angeordnet einen Brenner mit Verbindurigskariäleri zum Hauptbrennraum und einen innerhalb der Vorkammer im Strahlbereieh der Einspritzdüse angeordneten kugelförmigen Prallkörper aufweist.

Vorkammern, die mit einem kugelförmigen Prallkörper ausgestattet sind, zeichnen sich durch eine besonders gute Brennatoffaufbereitung und eine Verminderung des besonders im Leerlauf als störend empfundenen sogenannten "Dieselklopfens¹¹ aus. Bei einer bekannten Ausführung ist der kugelförmige Prallkörper durch eine Halterung mit der Vorkammerwand verbunden. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Art der Prallkörperbefestigung bei längerem Vollastbetrieb eine befriedigende Standzeit nicht erreichbar und die Vorkammer sehr rißempfindlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorkammer mit geringer Rißempfindlichkeit und befriedigender Volllastlebensdauer der Prallkörperbefestigung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen in die Vorkammer hineinragenden Portsatz eines zwischen den Verbindungskanälen des Brenners verbleibenden Kernstückes mit einem kugelförmigen Ende als Prallkörper.

Dadurch sind an der Vorkammerwand für die Prallkörperbefestigung keine Durchbrüche oder Materialanhäufungen mehr erforder-

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lieh, die sonst einen gleichmäßigen Wärmefluß behinderten und Ursache der Rißempfindlichkeit und der unbefriedigenden Vollastlebensdauer waren.

Eine weitere Verbesserung der Vorkammer läßt sich erfindungsgernäß dadurch erreichen, daß das Kernstück als separates Teil in eine zentrale Bohrung des Brenners eingesetzt ist und die Verbindungskanäle zum Hauptbrenriraum zwischen dieser Bohrung und dem Kernstück durch eine Nutung von Bohrung oder Kernstückmantel gebildet werden. Damit wird eine weitere stelle starker Rißempfinaliohkeit ausgeschaltet, welche die Stege zwischen den Verbindungskarialen bisher bei aus dem Vollen gebohrten Verbindungokanälen darstellten. Das Kernstück erreicht im Betrieb wegen der schlechten Wärmeabfuhr über die schmalen otege zwischen den Verbindungskarialen stets eine höhere Temperatur als der äußere Teil des Brenners. Daraus resultiert eine unterschiedliehe Wärmedehnung zwischen Kernstück und ausserem Teil des Brenners, die bisher zur Rißbildung an den Stegen führte. Durch die Trennung von Kernstück und Brenner wird die unabhängige Wärmedehnung der beiden Teile zueinander ermöglicht.

Prallkörper und Kernstück sind im Betrieb der gleichen hohen thermischen Beanspruchung ausgesetzt, deshalb ist es vorteilhaft, wenn Prallkörper, Kernstück und Portsatz erfindungsgemäß aus einem Stück bestehen. Es kann dann für dieses Einzelteil ein besonders hochwärmebeständiges Material Verwendung finden, das z.B. nur in spanloser Formgebung verarbeitet werden kann.

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Um die Wirksamkeit des Prallkörpers zu steigern, hat gemäß der Erfindung der Portsatz einen geringeren Durchmesser als das Kernstück und der Prallkörper. Dadurch wird erreicht, daß die Wärmeabfuhr aus dem Prallkörper so klein wie aus Festigkeitsgründen möglich ist und der Prallkörper die für seine optimale Wirksamkeit erforderliche hohe Temperatur erreicht.

Erfindungsgemäß ist das Kernstück zylindrisch und besitzt an seinem an der Bohrungswand des Brenners anliegenden Umfang einen niedrigen Bund, der mit einer entsprechenden flachen Umfangsnut der Bohrung korrespondiert, wodurch das Kernstück axial festgeigt ist.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung weist die Bohrung im Brenner zur Aufnahme des Kernstückes zwei aneinandergrenzende, mit den Spitzen zueinander weisende kegelstumpfförmige Abschnitte unterschiedlicher Länge auf, die im zusammengebauten Zustand mit der entsprechend gestalteten Außenkontur des Kernstückes korrespondieren und dessen Lage axial fixieren.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Vorkammer eine größere Vollastlebensdauer erreicht, weniger rißempfindlich ist und billiger hergestellt werden kann, da für die einzelnen Teile der Vorkammer je nach thermischer Belastung preisgünstige Werkstoffe verwendet werden können.

Ein Ausführurigsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 Querschnitt durch eine Vorkammer in eingebautem Zustand nach der Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 Querschnitt durch den Brenner nach Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 vergrößerte Darstellung der Einzelheit III zur Befestigung des Kernstückes;

Fig. 4 Einzelheit einer Alternative zur Befestigung des Kernstückes.

Im Zylinderkopf 11 einer luftverdichtenden Hubkolben-Brennkraftmaschine ist.eine Vorkammer 12 zentral angeordnet, die einen Brenner 15 mit Verbindungskanälen 16 zum Hauptbrennraum 17 und einen im Strahlbereich der Einspritzdüse 13 angeordneten kugelförmigen Prallkörper 14 aufweist.

Der kugelförmige Prallkörper 14 ist am Ende eines in die Vorkammer 12 hineinragenden Fortsatzes 18 eines zwischen den Verbindungskanälen 16 des Brenners 15 verbleibenden Kernstückes angeordnet, wobei der Fortsatz 18 einen geringeren Durchmesser als das Kernstück 19 und der Prallkörper 14 hat. Das Kernstück 19 ist als separates Teil in eine zentrale Bohrung 20 des Brenners 15 eingesetzt, wobei die Verbindungskanäle 16 zum Hauptbrennraum 17 durch eine Nutung der Bohrung 20 gebildet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Nutung für die Verbindungskanäle 16 im Kernstückmantel anzuordnen.

Prallkörper 14 und Kernstück 19 unterliegen im Betrieb der gleichen hohen thermischen Beanspruchung. Es ist deshalb zweckmässig, wenn Prallkörper 14, Kernstück 19 und Fortsatz 18 aus einem Stück bestehen. Dadurch ist eine wirtschaftliche Fertigung

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möglich, und man kann dieses Einzelteil nahezu einbaufertig aus besonders hochwärmebeständigem Stahl im Peingußverfahren oder aus Keramik herstellen, während das thermisch nicht so hoch beanspruchte Vorkammergehäuse aus einem weniger wärmebeständigen und damit preisgünstigen Stahl gefertigt werden kann.

Das Kernstück I9 ist zylindrisch und besitzt an seinem an der Bohrung 20 des Brenners I5 anliegenden Umfang einen niedrigen Bund 21, der mit einer entsprechenden flachen Umfangsnut 22 der Bohrung 20 korrespondiert, wodurch das Kernstück I9 axial festgelegt ist. Es ist auch der umgekehrte Fall ausführbar, wobei dann der Bund in der Bohrung 20 und die Umfangsnut im Kernstück 19 angeordnet sind.

Zum Einbau des Kernstückes 19 wird die Vorkammer 12 erwärmt und das unterkühlte Kernstück I9 von der Hauptbrennraumseite des Brenners I5 aus in diö Bohrung 20 eingepreßt. Das Kernstück 19 hat im Betrieb immer eine höhere Temperatur als der Außenteil des Brenners 15* so daß infolge der größeren Wärmedehnung des Kernstückes I9 immer eine sichere Anlage in der Umfangsnut 22 gewährleistet ist.

Eine andere Möglichkeit zur Befestigung des Kernstückes I9 besteht darin, daß die Bohrung 20 des Brenners I5 zur Aufnahme des Kernstückes 19 zwei aneinandergrenzende, mit den Spitzen zueinander weisende kegelstumpfförmige Abschnitte 25, 24 unterschiedlicher Länge aufweist, die im zusammengebauten Zustand mit der entsprechend gestalteten Außenkontur des Kernstückes 19 korrespondieren. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 4

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der Neigungswinkel ac der Kegelmantellinien für die beiden Abschnitte 2^5, 24 in die Zeichnung eingetragen worden.

Zum Einbau hat das Kernstück 19 über seine ganze Länge eine zum Abschnitt 2^ passende kegelstumpfförmige Gestalt, während der kegelstumpfförmige Abschnitt 24 nur in der Bohrung 20 vorhanden ist. Das Kernstück 19 wird von der Düsenseite in die Vorkammer 12 eingesetzt und dann von der Hauptbrennraumseite aus aufgeweitet, so daß sich das Kernstück 19 dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 24 anpaßt. Zum Ansetzen eines Aufweitwerkzeuges ist an der Hauptbrennraumseite des Kernstückes 19 eine Sacklochbohrung 25 angebracht. Diese Befestigung des Kernstükkes kann aber nur angewendet werden, wenn das Kernstück aus einem Material besteht, das eine plastische Verformung zuläßt.

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Claims

Patentansprüche

π. j Vorkammer für eine luftverdichtende Hubkolben-Brennkraftmaschine, die im Zylinderkopf angeordnet einen Brenner mit Verbindungskanälen zum Hauptbrennraum und einen innerhalb der Vorkammer im Strahlbereich der Einspritzdüse angeordneten Prallkörper aufweist, gekennzeichnet durch einen in die Vorkammer (12) hineinragenden Fortsatz (18) eines zwischen den Verbindungskanälen (16) des Brenners (15) verbleibenden Kernstückes (19) mit einem kugelförmigen Ende als Prallkörper (14).

2. Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernstück (19) als separates Teil in eine zentrale Bohrung (20) des Brenners (15) eingesetzt ist und die Verbindungskanäle (16) zum Hauptbrennraum (17) zwischen dieser Bohrung (20) und dem Kernstück (19) durch eine Nutung von Bohrung oder Kernstückmantel gebildet werden.

5. Vorkammer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kernstück (19), Portsatz (18) und Prallkörper (14) aus einem Stück bestehen.

4. Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß der Fortsatz (18) einen geringeren Durchmesser als das Kernstück (19) und der Prallkörper (14) hat.

5. Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernstück (19) zylindrisch ist und an seinem an der Bohrungswand (20) des Brenners (15) anliegenden Umfang

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einen niedrigen Bund (21) besitzt, der mit einer entsprechenden flachen Umfangsnut (22) der Bohrung (20) korrespondiert, wodurch das Kernstück (19) axial festgelegt ist.

6. Vorkammer nach Anspruch 1, dadurchjgekennzeichnet-, daß die Bohrung (20) im Brenner (15) zur Aufnahme des Kernstückes (19) zwei aneinandergrenzende, mit den Spitzen zueinander weisende kegelstumpfförmige Abschnitte (23, 24) unterschiedlicher Länge aufweist, die im zusammengebauten Zustand mit der entsprechend gestalteten Außenkontur des Kernstückes (19) korrespondieren und dessen axiale Lage fixieren.

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