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Regelvorrichtung für verflüssigtes Gas bei einer Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für verflüssigtes Gas bei einer Verbrennungskraftmaschine.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine Regelvorrichtung für verflüssigtes
Gas, wie beispielsweise LPG (eigentliches Flüssiggas) oder LNG (verflüssigtes Erdgas),
die
die Gaszufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine stabilisieren kann, indem Unregelmässigkeiten
der Qualität des verflüssigten Gases und Druckänderungen in einem Hochdruck-Gasreservoir
verhindert werden.
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Verflüssigtes Gasöl oder verflüssigtes Erdgas, das als Brennstoff
für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, enthält
als Hauptbestandteile Butan und Propan, wie allgemein bekannt ist.
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Da diese Gase sich im Hinblicktauf den Dampfdruck stark unterscheiden
und da sich ferner ihre Dampfdrücke in Abhängigkeit von der Temperatur verändern,
ändert sich der Innendruck in einem mit diesen Gasen gefüllten IIochdruck-Gasreservoir
ständig. Da ferner das Mischungsverhältnis dieser Bestandteile nicht konstant ist,
ist der Innendruck im Gasreservoir aufgrund von Unregelmässigkeiten in der Qualität
selbst bei gleicher Temperatur unterschiedlich. Eine Regelvorrichtung zur Regelung
des Drucks solcher verflüssigten Gase auf einen bestimmten Wert weist eine Primärkammer
auf, der das Gas von einem Hochdruck-Gasreservoir zugeführt wird, eine Sekundärkammer,
die druckreguliertes Gas einer Verbrennungskraftmaschine zuführt, ein Rrimärventilelement
zum Öffnen und Schliessen eines Gaseinlasses der Primärkammer und einen Hebel, auf
bzw. an dem das Primärventilelement angebracht ist und der in Eingriff mit einem
Film steht, der zum Öffnen des Primärventilelementes betätigt wird, wenn der Gasdruck
in der Primärkammer vermindert ist, und der zum Schliessen des Primärventilelementes
durch eine kombinierte Wirkung von Film, Hebel und dessen Drehpunkt betätigt wird,
wenn der Druck der Primärkammer über einen vorbestimmten
Wert erhöht
wird, wodurch verhindert werden soll, dass Gas durch den Gaseinlass der Primärkammer
ausströmt, und die Primärkammer auf einem durch die Spannung einer auf den Film
wirkenden Feder vorbestimmten Druck gehalten werden soll. Dies bedeutet mit anderen
Worten, dass der Gasdruck der Primärkammer durch das Gleichgewicht von drei Kräften,
zu denen die Spannung der Feder, der Innendruck der Primärkammer und der Druck des
zugefuhrten Gases gehören, ein-gestellt bzw. bestimmt ist.
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Die das Primärventilelement in die offene Stellung drückende Kraft
ändert sich jedoch mit der Anderung des Druckes zugeführten Gases, die durch die
Unregelmässigkeiten der Qualität verflüssigten Ölgases und Veränderungen der Temperatur
verursacht lzd. Wenn der Durck des zugeführten Gases erhöht wird, wird dadurch das
Primärventilelement entgegen der Spannung der Feder geöffnet, wodurch der Innendruck
der Primärkammer ansteigt und demzufolge der Druck des der Sekundärkammer zugeführten
Gases erhöht wird, soadass die Zumessung einer Gasmenge in der Sekundärkammer ungenau
wird. Diese Ungenauigkeit ist beträchtlich, wenn der Motor im Leerlauf betrieben
wird, und verursacht eine unvollständige Verbrennung des Gases in der Verbrennungskraftmaschine.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der
genannten Art so auszubilden, dass sie eine genauere Gasdruckregelung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Hochdruckreservoir
für verflüssigtes Gas, eine Primärkammer, der verflüssigtes Gas zugeführt wird und
die einn
mit dem Gasreservoir verbundenen Gaseinlass sowie eine
Primärventilöffnung umfasst, eine Sekundärkammer, die der Zufuhr von druclcvermindertem
Gas zur Verbrennungskraftmaschine dient und eine Sekundärventilöffnung umfasst,
ein Primärventilelement, das am Gaseinlass der Primärkammer angebracht ist und dem
Öffnen und Schliessen des Gaseinlasses der Primärkammer dient1 einen in der Primärkammer
angeordneten Film, eine auf den Film angebrachte Feder, die den Film zur Primärkammer
drückt, damit das Primärventilelement öffnet, wender Gasdruck zumindest entweder
in der Primärkammer oder der Sekundärkammer vermindert ist, einen Hebel, der an
seinem einen Ende mit dem Primärventilelement und an seinem anderen Ende mit dem
Film in Eingriff ist, einen Drehpunkt für den Hebel, einen Gaskanal, der vom Gaseinlass
der Primärkammer abzweigt, ein druckbeaufschlagtes Teil, das an einer Umfangskante
des Gaskanals angeordnet ist und auf eingespeisten Gasdruck anspricht, einen Hilfsdrehpunkt
für den Hebel, wobei der Hilfsdrehpunkt auf dem druckbeaufschlagten Teil so ausgebildet
bzw. angeordnet ist, dass die Öffnungskraft des Primärventilelementes durch den
zum Hilfsdrehpunkt übertragenen Druck des eingespeisten Gases ausgeglichen wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch
eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Regelvorrichtung zur Regelung verflüssigten
Gases; und
Fig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt der Regelvorrichtung.
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In den Figuren ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Regelvorrichtung
für verflüssigtes Gas dargestellt. Diese Regelvorrichtung umfasst eine Primärventilöffnung
3 in einer Primärkammer 2 bei einem Gaseinlass 1, der mit einem nicht dargestellten
Hochdruckgasreservoir bzw. Tank verbunden ist wobei die Primärventilöffnung von
einem Primärventilelement 6 geöffnet und geschlossen wird, das an einem Ende eines
Hebels 5 angebracht ist, der am anderen Ende mit einem in der Primärkammer 2 vorgesehenen
Film 4 bzw. einer Membran in Eingriff steht.
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Eine Sekundärventilöffnung 9 ist in einer Sekundärkammer 7 in einem
Gasduchlass 8 von der Primärkammer 2 zur Sekundärkammer 7 ausgebildet. Die Sekundärventilöffnung
9 wird von einem Sekundärventilelement 11 geöffnet und geschlossen, das an einem
Ende eines Hebels 10 angebracht ist, dessen anderes Ende mit einem nicht dargestellten
Film bzw. einer Membran in der Sekundärkammer 7 in Eingriff ist, wodurch der Gasdruck
eingestellt wird, mit dem Brenngas vom Gasauslass der Sekundärkammer 7 zu einem
nicht dargestellten Mischer geführt wird, indem Gas mit Luft gemischt wird7 das
dann der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird.
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Eine von der Primärkammer 2 durch den Film 4 getrennte Luftkammer
12 steht über eine Öffnung 13 mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung und weist
eine Feder 14 auf, die den Film 4 in Richtung der Primärkammer 2 drückt.
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Die Spannung der Feder 14 wid durch eine Schraube 15 der
Luftkammer
12 wing3 5 ¢ ellt.
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Wenn der Gasdruck in der Prmärkammer 2 ansteigt, wird der Film 4 entgegen
der Kraft der Feder 14 in Richtung der Luftkammer 12 bewegt, so dass der Hebel 5,
dessen eines Ende mit einem hakenförmigen Abschnitt 16 mit U-Form an der Mitte des
Films 4 befestigt ist, verschwenkt wird, wobei ein Drehpunkt 17 als Mittelpunkt
dient, und das Primärventilelement 6 in dichte Berührung mit; der Primärventilöffnurlg
3 gebracht wird, wodurch der Gaseinlass 1 geschlossen wird. Wenn der Gasdruck vermindert
wird, wird der Film lt durch die Kraft der Feder 14 in Richtung der Primarkammer
2 bewegt, so dass der Hebel 5 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, wodurch
das Primärventilelement 6 von der primärventilöffnung 3 abgehoben wird, damit Gas
aus dem Gaseinlass 1 in die Primäriammer 2 eingelassen wird.
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Die Luftkammer kann hermetisch abgeschlossen sein und in Verbindung
mit der Sekundärkammer 7 stehen und ferner so ausgebildet; sein, dass sie den Gaseinlass
1 in Abhängigkeit vom Gasdruck der Sekundärkammer 7 öffnet und schliesst, indem
der Film 7 mit dem Hebel 5 so in Eingriff gebracht wird, dass der Hebel 5 sich frei
bewegen kann, wenn der Gasdruck der Sekundärkammer 7 vermindert wird.
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Vom Gaseinlass 1 zeigt ein Gaskanal 18 ab. Auf einer Seite des Drehpunktes
1,7 ist die Primärventilöffnung 3 vorgesehen, während auf der anderen Seite des
Drehpunktes eine Druckkammer 19 vorgesehen ist, die zur Primärkammer 2 hin offen
ist. Die Druckkammer 19 ist mit einem druckbeaufschlagten
Teil
20 versehen, das aus einem Film besteht, der an seinem Rand befestigt ist. Der Gaskanal
18 steht in Verbindung mit der Druckkammer 19, und ein Hilfsdrehpunkt 22 mit U-Form
ist an einem Ende eines Stützarmes 21 vorgesehen und nimmt den Hebel 5 mit Spiel
auf. Der Stützarm 21 ragt von dem druckbeaufschlagten Teil 20 vor.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der druckbeaufschlagte Bereich
des Primärventilelementes 6, d.h.
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die Auslassfläche der Primärventilöffnung 3, gleich der Fläche des
druckbeaufschlagten Teils 20, und ferner ist der Abstand vom Drehpunkt 17 zum Primärventilelement
6 gleich dem Abstand zum Hilfsdrehpunkt 22.
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Wenn der Druck des eingespeisten Gases aufgrund der zuvor erläuterten
Ursachen erhöht wird und dabei versucht, das Primärventilelement 6 zu öffnen, wirkt
der gleiche Druck auf das druckbeaufschlagte Teil 20 und versucht, dieses gegen
die Primärkammer 2 zu bewegen, so dass der über den Stützarm 21 mit dem Teil 20
verbundene-Hilfsdrehpunkt 22 auf den Hebel 5 im Sinne eines Schliessens des Primärventilelementes
6 wirkt. Die zwei beschriebenen Bewegungen erzeugen auf beiden Seiten des Drehpunktes
17 entgegengesetzte Drehkräfte auf den Hebel 5, die betragsgleich sind. Demzufolge
gleichen sich die Bewegungen des ziels 5 um den Drehpunkt 17 herum gegenseitig aus,
so dass das Primärventilelement 6 durch einen Anstieg des Druckes des zugeführten
Gases nicht geöffnet wird.
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Wenn der Druck des zugeführten Gases innerhalb des normalen
Bereichs
liegt, kann das Öffnen des Primärventilelementes 6 durch den Hebel 5 ohne jegliche
Behinderung durchgeführt werden, da die Kraft, die das druckbeaufschlagte Teil 20
in Richtung der Druckkammer 19 bewegt,- zu einer voreingestellten Spannung der Feder
14 hinzutritt oder da der Hilfsdrehpunkt 22 mit dem nebel 5 lose in Eingriff ist.
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Das druckbeaufschlagte Teil 20 kann statt durch einen Film durch einen
Balg, einen Kolben usw. gebildet sein und ist so bemessen, dass ungefähr die Beziehung
gemäss folgender Gleichung erfüllt ist: P1 21 - P2 2 Darin ist Pl die Kraft zum
Öffnen des Primärventilelementes 6 durch den Druck des e:zgeführten Gases, P2 die
auf das druckbeaufschlagte Teil 20 wirkende Kraft, al der Abstand zwischen dem Drehpunkt
17 und dem Primärventilelement 6 und 2 der Abstand zwischen dem Drehpunkt 17 und
dem Hilfsdrehpunkt 22.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich folgendes: Da am Hebel
ein Hilfsdrehpunkt vorgesehen ist, der dazu dient, das Primärventilelement in Zusammenwirken
mit dem Haupt-Drehpunkt zu öffnen und zu schliessen, und der mit dem druckbeaufschlagten
Teil, auf das der Druck des eingeführten Gases wirkt, in der Weise verbunden ist,
dass die aufgrund des Drucks des eingeführten Gases im Öffnungssinn auf das Primärventiblement
wirkende Kraft durch die vom Druck des eingeführten Gases auf den Hilfsdrehpunkt
ausgeübte Kraft bei der erfindungsgemässen Regelvorrichtung ausgeglichen wird, selbst
wenn sich der
Durck des in die Primärkammer eingeführten Gases
aufgrund von Veränderungen der Temperatur und des Mischungsverhältnisses der Bestandteile
des verflüssigten Ölgases usw. verändert, was dazu führt, dass das Primärventilelement
entgegen der Wirkung der Feder zum Öffnen neigt, wird durch den Hilfsdrehpunkt eine
gleich starke und entgegengesetzt. gerichtete Kraft um den Drehpunkt 17 als Mittelpunkt
herum auf den Hebel ausgeübt, wodurch das genannte Öffnen des Primärventilkörpers
verhindert wird.
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Wenn die Bestandteile des verflüssigten Ölgases im Sommer und im Winter
unterschiedlich sindJkann daher verhindert werden, dass das Primärventilelement
durch Unregelmässigkeiten in der Qualität des Flüssiggases und Temperaturveränderungen
geöffnet wird, indem lediglich die Regelvorrichtung eingestellt wird. Ungenauigkeit
der Messung der Gasmenge, die durch den Anstieg des Innendrucks der Primärkammer
und einen Anstieg des Drucks des in die Sekundärkammer eingeführten Gases verursacht
wird, wird automatisch behoben, und der Gasdruck der Primärkammer wird lediglich
dadurch eingestellt, dass der vorbestimmte Wert der auf den Film wirkenden Federkraft
eingestellt wird, so dass eine vorbestimmte Menge von Brenngas der Verbrennungskraftmaschine
gleichmässig zugeführt wird und insbesondere der Leerlaufbetrieb des Motors stabilisiert
wird, damit eine unvollständige Verbrennung des Brennstoffes vermieden wird.
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Patentansprüche: