DE2529751A1

DE2529751A1 - Stroemungsmittelflussregelung

Info

Publication number: DE2529751A1
Application number: DE19752529751
Authority: DE
Inventors: Jun Casper William Barnes
Original assignee: Dresser Investments; Dresser Inventments NV
Current assignee: Dresser Investments; Dresser Inventments NV
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1975-07-03
Publication date: 1976-01-22
Also published as: IT1040769B; JPS5124935A; JPS5744889B2; FR2277240B1; SU753366A3; CA1054023A; DE2529751C3; FR2277240A1; GB1513454A; DE2529751B2; US3987132A; US4100927A; BE830353A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmittel.^:lußregelung und ebenso auf ein. Verfahren unc¹ oine Vorrichtung zur Regelung der Zuinessung flüssigen Brennstoffs r.it c".en Wechseln in atmosphärischen DrucJ-. un dadurch ein Luftbrenn· stoffgenisch mit einer.¹, ira wesentlichen 3-onctanten Lixftbrann stoffverhältnis zu erzeugen.

Das US-Patent Mr. 3 778 038 vom 11. Dezember 1973 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines gleichmäßigen Verbrennungsgemisches aus Luft und kleinen Tröpfchen flüssigen Brennstoffs zur Abgabe an einen Verbrennungsmotor. Die Vorrichtung enthält eine Luftansaugzone _r die ar. eine verengte Zone mit veränderlicher Fläche angeschlossen ist_f um den Luftstrom zur Erhöhung der Geschwindigkeit desselben auf Schallgeschwindigkeit einzuengen. In den Luftstrom wird an oder oberhalb der verengten Zone flüssiger Brennstoff eingeführt _f um Brennstoff zu verteilen und gleichmäßig als kleine

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"'roryfen in cleiv. durch die verenate "one hindurchströmenden Luftr-tror. mitzufahren, ^ie T^fTr'nde abstromseitia von der verengter.. Zone sind so an^orcnet, daß sie eine z r nehmend p. ^uerschnittsf!"ehe bilden, um einen beträchtlichen Teil der kinetischen ^rercip e'er bei hoher C^escb.vir^igkeit r>tr"T"en~ 'len Luft und res Brennstoff? wirksam in statischen Truck urzuvrandeln. Durch eine solch.«?. ^T"riv^Tar.dlunc i«=t es rnö^lich, einr.n Tjuftstror durch die einaeenn-te üchr bei Scballcreschwind.igb^it. im. vre s ent liehen über den Lesarten Fetriebsbereich des ^ctcrs aufrechtzuerhalten.

Die obige ^TJS Patentschrift erl'-.utert ferner die wohlbekannte Frscheinung, daß bei Schallbedingimaen der^ruck der I^uft an der eingeengten ^one etwa 53 % des atraosnh".rischen Druckes betragt. Unter Schal!bedingungen und bei konstantem atmosphärischer. Druck ist es roöglich, ein Lufthrennstoffgemisch nit ir wesentlichen konstanten Luftbrennstoffverhältnis zu bilden, indem nan lediglich die !-enge des in den Luftstrom abgegebenen Brennstoffs direkt r>ro?orticnal zu den Bereich der eingeengten Zone abmißt. Wenn jedoch der atmosphärische Druck schwankt, möglicherweise infolge von Höhenunterschieden, dann schwankt auch die !:^r3.sseflu.Raeschvindickeit der Luft durch die Vorrichtung. i^Tenn dieses eintritt., dann ist es erforderlich, die ^?Tenge des in den Luftstrom eingeführten Brennstoffs einzustellen, um ein i?¹ wesentlichen konstantes Luftbrennstoff~ verhältnis aufrechtzuerhalten. V^Tenn beispielsweise der atmosphärische Druck abnimmt, dann hat die durch di eVorrichtung

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hindurchströmende Luft eine aerin^ere '"pssendichte, ur.·^ cn ^r"ird v/enicsr brennstoff benötigt, ντ* ein Herrisch Fit derselben Luftbrer.nr.toffverh'-'ltnis zu ersRuren '.-rie vor der Wechsel in atrosr-h^risch.Gn Cruc!'. line "rcnnstoff-re^&nlac'e, die eich lediglich auf den lereic¹' der einrreengten *3one odf^r f""as dort ^ineurchcrehence Luftvoluneii verl?"t, ni^nt ^vPir.^ T^rcrre]:tur au^rruncl derartirer etros

n vor, und das 7.-uftbrennstoffvrhr'ltnis schwankt Tir'^T-eit von d^p ^!"llih th^i^ Ρ

Cp ^ir\Gn fTennu^n Ausirleich für atr^ofr^hc'rische druck zu. schaffen,- ist er, er for ehrlich,- daß die ScH/ankuncren in der. Oruckunterschier an dp.·"¹ 'Brenn*3toff^e?venti¹ von direkt nro-■^orticnalen Veränderungen in der rir^seflu^geschwir.dirkp.it cep rre.nnstcff£ durch das Ventil ^ealeitet sind. ^T-T"hrencl I.aranar^trora-ite.Pventile solchen Spezifikationen entsprechen, i"t doch die ".crrsef lu^fTeschwindicrkej t des Brennstoffs durch d.iese Ventile in ur"crp]"ehrteri ^T'afe abh"r.cri<"r von cer kinenatisch-en Viskosität der Tl^.ssi^ceit. Pei.s'eiels^eipe verändert 3ich üher einen TeTo^eraturh^rej.ch ^^totl 2¹^ his 1C^ Γ* die kinematische Viskosität von Gasoline et-^?a up.d.nen Faktor von 2, vc-s zu einer¹ Bester f^hrt ■ das tre^enüber Brennstoff terser a türen ¹^OCh eF:^finrllich ist. Γρ ist ^yu°erst sch^ieric, '·?ρ.γγ nicht <T~x unriöclic^ oder "u^R-erst kostspielig, einen ^!""snlejch fr.r eine solche Ter^eraturabhengirrlceit in der Herstelluncr eines LaminarStrom-Ventils zu schaffen. Folqlich rächt, obwohl die

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"assef lu.ßgeschwindigkeit von Strömungsmittel durch ein Laninarfluß-Ventil direkt mit den Druckunterschied an el era Ventil schwankt, seine Abhängigkeit von der kiner.ati sehen Viskositclt in umgekehrtem Sinne es absolut unannehmbar ira Finblick auf die korrigierende Brennstoff zumessung bei atmosphärischen Druckschwankunaen. röhrend andererseits rirb^lstromventile, wie beispielsweise Nadelventile gegenüber der kinematischen Viskosität von Flüssigkeiten nicht empfindlich sind, schwankt doch die Massefluf-geschvrindigkeit durch ein solches Ventil nicht direkt mit dem Druckunterschied an dem Ventil.

Hs ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung des Strömungsmittellusses zu schaffen, bei denen die Masseflußgeschwindigkeit des Strömungsmittels durch ein Wirbelflußventil direkt mit den Schwankungen in dem Druckunterschied an der Vorrichtung schwankt, wenn derartige Wechsel innerhalb eines gewählten Druckbereichs liegen.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in einem einfachen und äußerst wirksamen Verfahren sowie einer einfachen wirksamen Vorrichtung, die die Brennstoffbemessung derart regelt, daß bei einem VTechsel in den atmosphärischen Bedingungen das Luftbrennstoffverhältnis eines Luftbrennstoffgemisches im v/esentlichen konstant bleibt.

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" Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht eine Flußreaelein·- richtung aus einem T'Tirbelf lußvantil mit eineir. aufströmseitig an das Ventil angeschlossenen Strömunqsmittelvorrat. Auf das Strömungsmittel wird aufströmseitig von den Ventil eine Deaufschlagung mit einen festen Druck durchgeführt, so daß die Ilassoflußgeschwindigkeit des Strömungsnittels durc¹"" das Ventil direkt mit den Schwankungen in der? Druckunter schied an der Vorrichtung schwankt, wenn diese Schwankungen sich innerhalb eines gewählten Pereiches halten.

Darüber hinaus sind gemäß der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgesehen, um ein brennbares Luft/Flüssigbrennstoff-Gemisch zu erzeugen, mit einem in wesentlichen konstanten Luftbrennstoffverhältnis über in wesentlichen den gesamten Betriebsbereich eines Hotors,an den das Gemisch herangeführt wird. Ein Luftkanal enthält eine allmählich konvergierende Lufteintrittszone, eine Kaiszone von veränderlicher Fläche, durch welche Luft und Flüssigbrennstoff bei Schallgeschwindigkeit hindurchgeführt werden, sowie eine allmählich divergierende Abströnzone. Ein Brennstoffvorrat steht unter dem Einfluß des atmosphärischen Druckes, und es ist eine Brennstoffmeßeinrichtung vorgesehen zur Abgabe einer abgemessenen Brennstoffmenae in den Luftstrom hinein, welcher durch den Kanal an oder oberhalb der Halszone strömt. Die Brennstoffmeßeinrichtung enthält ein Ventil, welches dem Druc?< des Luftstroms ausgesetzt und mit dem Brennstoffvorrat verbunden ist. Eine Ventilbetätigungseinrichtung steuert die Menge des in den Luftstrom hinein abgegebenen Brennstoffs

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in direktem Verhältnis zur Fl'iche der Halszone in dem Maße, wie die FIKche der Halszone moduliert V7ird. Der Brennstoffvorrat wird mit einem festen Druck beaufschlagt, wodurch die. l-Iassef luBgeschwindigkeit durch das Ventil direkt riit den Verminderungen ir. atrosr^'rischen Druck schwankt, um dadurch den abgemessenen flüssigen Frennstoff direkt nronortion?.! zu den Schwankungen im atmosphärischen Druck einzustellen. so da.* das Luftbrennstoff verhältnis des Gemisches im wesentlichen konstant gehalten wird.

Das Brennstoffmeßventil ist kennzeichnenderweise ein nadelventil, und. die Anordnung zum Aufbringen der festen Druckbeaufschlagung auf die Flüssigkeit aufströirseitig fes Ventils kann eine Verbindung vom Ansaugstutzen zur Frennotoffrutile des Vorrats enthalten, bei Anordnung eirer Reglers in der Verbindung, Wahlweise kann die Beaufschlagung rr.it cleir fasten Druck an einem Ort zwischen der Prennstoffcuelle und dem Ventil erfolgen.

Weitere Heuheitsmerkmale und Vorzüge der. Erfindung, die. über die obigen hinausgehen, werden Fachleuten auf diesem Cebiet beim Studium der folgenden ausführlichen Eeschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klar werden, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Fs zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Durchflußregelanlage gemäß der Erfindung,

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Fig. 2A und 2B schenatische Darstellungen dor Durchflußcharakteristika eir.es typischen 'le.ßnadelventils in verschiedenen Einstellungen _t

Ρίσ. 3Λ und 3P schematische Darstellungen der Strönungsmittelflußregelung gen¹-"!? der Erfindung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Flu.ß·- regeleinrichtung gem^.ß der Erfindung.

Er wird, nunrehr im einzelnen auf die Zeichnungen Bezug genommen. Die Erfindung vird am besten verständlich, wenn zunächst die Figuren 2A und 2B betrachtet werden. Fig. 2A zeigt ein typisches ^:'!eßnadelventil, und Fig. 2E ist eine graphische DarsieLlung der Masseflußgeschv/indigkeit (??asse je Zeiteinheit) des Strömungsmittels beim Durchstrort durch das Ventil gegenüber dem Druckunterschied an dem Ventil für drei verschiedene Ventileinstellungen. Ändere Arten von Wirbelflußventilen haben ähnliche Charakteristika vie Fig. 2B; die

Potenz

Durchflußgeschwindigkeit schvrankt als eine des Druckunterschieds. Wie in dieser Anneldung gezeigt, schwankt die fiasseflußgeschwindigkeit mit der Quadratwurzel des Druckes, und dieses Ventil ist repräsentativ für Wirbelflußventile, Die Ilasseflußgeschwindigkeit des Strömungsmittels durch das Ventil schwankt nicht direkt proportional zu dem Druckunterschied an dem Ventil, und sie könnte nicht benutzt werden, um die Brennstoff-Förderung in A-bhe.ngigkeit von Wechseln im atmosphärischen Druck angemessen zu kompensieren. Jedoch wird

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in der vorliegenden ?Jrfindung auf das Strömungsmittel aufströmseitig des Ventils eine feste Druckbeaufschlagung geführt, und die Figuren 3A und 3E zeilen die Charakteristika einer solchen Vorrichtung, 'tan kann durch geeignete T'⁷ahl der Eeaufschlagung annähernd die gewünschte direkt proportionale Eeziehung zwischen der "anseflußgeschwindigkeit des durch das Ventil hindurchströmenden Strömungsmittels und dem Druckunterschied an der Einrichtung in einera gewählten Druckbereich erzielen, und diese Beziehung ist in Fig. 3 als m/t = cd? dargestellt. Daher schwankt über einen gewählten Druckbereich die». ^MassefluOgeschwindigkeit des Strömungsmittels direkt mit d^m Druckunterschied an der Vorrichtung, wie gezeigt. '-Tit anderen Porten, wird ungeachtet der Ventileinstellung bei einem Wechsel des Druckunterschieds an der Einrichtung die ^:1asr?eflußgeschwindigkeit des Ströraungsmittels direkt proportional zu derartigen Wechseln eingestellt. Nachdem einmal der abweichende Druckunterschied an der Vorrichtung eingestellt wurde, wird das in das Ventil eintretende Strömungsmittel mit einem festen Druck beaufschlagt, was eine direkte Beziehung zwischen der f'asseflußgeschwindigkeit und dem Druck in dem bestimmten Druckbereich schafft. Obwohl gesagt ist, daß die Masseflußgeschwindigkeit des durch das Ventil hindurchströmenden Strömungsmittels sich direkt proportional zu dem Druckunterschied an der Einrichtung der Fig. 3A ändert, ist doch zu beachten _r daß, da die Veränderungen in der Durchflußgeschwindigkeit entsprechend den Kurven der Fig. 3B verlaufen, die direkte Eeziehung nur angenähert ist.

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Jedoch kann für alle praktischen Swecke, da die Abschnitt? e'er Kurven dar Tig. 3B f"r den vorgegebenen Druckbereich l"nc»-s dan durch den "hillpnnkt :1er graphischen Darstellung gehenden linien iip wesentlichen linear sind, die Beziehung zwischen der "asseflu.?geschwb.digkeit und dem Druckunterschied als direkt proportional bezeichnet werden.

"enn der Druckunterschied an der Ventil der Tig. 2A f".r die mittlere Ventileinstellung der Pig. 2E zwischen der" Punkt a und b schwan?:t_f dann schwankt die .""asseflu.?geschwindickeit des durch das Ventil hindurchströrenden £tröirangsrcittels zwischen dera Punkt c und dem Tunkt d. Jedoch schwankt der Uechsel in der ^r"asseflußgeschwindigk.eit vor-, Punk.t c zuri ?un3:t d vieiraehr nit der Ouadratwursel des Druckes als direkt. Andererseits wird bei der in Fig. 3ä gezeigten Vorrichtung, wenn das Strömungsmittel aufströnseitig des Ventils nit einen festen Druck, beaufschlagt wird, dieselbe Veränderung im Druckunterschied an der Einrichtung zwischen den Punkten a und b von einer direkt proportionalen ^erÄnderung in der ?^T.asse£lußgeschwindigkeit zwischen den Punkten c¹ und d¹ begleitet. Durch die VTahl einer geeigneten festen Druckbaaufschlagung arbeitet das Ventil in einem Bereich, wo Schwankungen ii" Druckunterschied von direkten Schwankungen in der ^fIasseflu£geschwindigkeit des Strcnungsniittels durch das Ventil begleitet werden.

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Fig. 1 zeigt eine Durchflu.ßregelanlage 10 zur /bnabp. einer abgemessenen !'enge flüssigen Brennstoffs in einen Luftstrom. Im allgemeinen tritt der Luftstrom in eine Mischeinrichtung 12 ein, die einen allmählich konvergierenden Lufteintritt 14 enthält, welcher nit einem Hals oder einer vererbten Zone 16 von veränderlicher Fläche verbund.en ist. An die Halszone ist eine allmählich divergierende äbström.seiticre Zone 1 ^p> angeschlossen - und die abströmseitige Zone ist mit einem Ansaugstutzen 20 verbunden. Der Pereich des Halses 1f wird ae.rcrß den betrieblichen Anforderungen des "otors, dem die Einrichtung 12 hinzugefügt ist, verändert. Der Luftstrom, tritt bei 14 ein und wird bei der Halszone 16 auf Schallc-esc'iwJbdigkeit beschleunigt. Ebenso wird die kinetische Eneraie der mit hoher Geschwindigkeit strörrenden Luft wirksam in statischen Druck umgewandelt, während die Luft durch die divergierende abströmseitige Zone 18 strömt. Eine derartige wirksame Umwandlung von kinetischer Energie in statischen Druck ermöglicht es dem Fluß bei Schallgeschwindigkeit, im wesentlichen über den gesamten Bereich der Ansaugstutzenbedingungen an der Halszone 16 bestehen zu bleiben.

Die Durchflußregeleinrichtung ti besitzt auch einen Vorrat 22 an flüssigem Brennstoff einschließlich einer Brennstoffquelle 23 unter dem Einfluß atmosphärischen Druckes P₀, wie in Fig. 1 gezeigt; die Brennstoffrmelle kann in Form eines SchYTlmmbehäTters vorgesehen sein. Der Vorrat 22 enthält auch eine Brennstoffleitung 24, welche die Quelle 23 mit einem

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ITafolventil verbindet, das zur Brennstoffmessung eingerichtet istr wie oben beschrieben. Dar abströmseitige ¹⁷TxOe den Ventils 7^γϊ ist aufströinseitig der Halszone 16 durch eine Leitung 27 mit der Vorrichtung 12 verbunden, !'ahlweise kann die Leitung 21 in it der Vorrichtung 12 an der Falszone 16 verbunden werden, falls diesen erwünscht int. D?s ^T/ertil 26 wird direkt proportional zur Oucrschnittr-fI'''ehe der I'alszore If rreöffnet und geschlossen, und oin zwischen der Verrichtung 12 und dem Ventil angeordneter "otivator 23 öffnet und schlieft da? ventil direkt mit ^ezug auf öie '"""uerschnitt^fl".che der T'al "zone entsprechend dor ^M.odulation euerer Fläche in ^.bhr'rgigkeit von den Erfordernissen des ^Tlotors.

r>«r f!"ri^i^e brennstoff aiifFtrörn^eiti^ von dem Ventil 26 vrircl -\icr. einem festen Druck P^, beaufschlagt. Diese Beaufschlagung veranlaßt das Ventil 26, in einem Bereich zu arbeiten, vro die Masseflußgeschwindigkeit des Brennstoffs direkt mit den Veränderungen in dem Druckunterschied zwischen der Atmosphäre tind der' brennstoff druck an der:. 7?inf ''kr^unkt in die ^crrichturg 12 sck'.ran'ct, wenn diosa Vor'Uiderunqen ξ ir λ innerhall·) eines gew^lt Druc';>?.reic^v.!3 halten. Ein solcher Ventilantrieb wird benutzt, UT' die "ienre des gelieferter. Erennstoffs direkt proportional zu den Schwankungen in atr.osph.-'rischer. ^r-ruck zu kompensieren. Die Anordnung zu~n Aufbringen des festen Reaufschlagungsdruckes Ι;επη eine Leitung 3o enthalten _e die sich von dem Ansaugstutzen 20 zu der Brennstoffguelle 23 erstreckt, wobei in der Leitung dn Druckregler 32 angeordnet ist.

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Par Druckregler 32 wird durch eine öffnung 34 ^it den ateof-hrri^chen Druch in Teziehuna rebracht, und die ?.ii.c3'se.ite

der !".erobran 36 des Reglers ist, \r±e- in Fig. 1 qe"eicft_f unter

kann durch Veränderung der ^oannung einer Feder 3C Cher Betätigung des Knopfes 4C eingestellt werden, wie hinreichend begannt. Der Regler setzt den Luftdruck in den Schwimmerbecken 23 bei P_n'-?_p fest, v;obei die Druckbeaufschlagung P^ fest und unabhängig von P_n ist.

Die Lufteintrittszone 14 ist so ausgelegt, daß ihr Querschnitt direkt mit der Querschnittsflr.che des Falses sctwankt. Dieses vjird erreicht durch Vorsehung zvreier gegenüberliegender und T"it Abstand angeordneter ITände 42,44, die zur Ausführung einer Relativbewegung in Richtung aufeinander zu und von einander fort gelagert sind, um die Fläche der Halszone 15 zu variieren. Die feinde sind wenigstens in der Lufteintrittszone 14 flach und parallel zueinander. Wie in der Zeichnung gezeigt, bewegt sich die Wand 42 in Richtung auf die stationäre Fand 44 zu und, von ihr fort, um die Fläche des Halses zu modulieren. Die Wand 34 kann mit dem Drosselpedal des Motors, dem. die Vorrichtung 12 hinzugefügt ist, gekuppelt werden, um in Abhängigkeit von den betrieblichen Anforderungen des Motors sich direkt mit ihm zu bewegen. Diese Wandanordnung verändert auch den Bereich der Lufteintrittszone, jedoch eine solche Veränderung erfolgt in unmittelbarer Beziehung zu der Fläche des Halses, Daher hat der Druck an dem Einführungspunkt des Brennstoffs in die Luftansaugzone 14 eine voraussagbare Beziehung in bezug auf

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den Druck an den Hals. Tie bereits oben erahnt, be unter Schallbedincungen derDruck an dorr. T^Tals 1G immer etwa 53 % des atmosphärischen Druckes. ^a das "!"eben-Verhältnis e'er Lufteintrittszona 14 zu der ^TTal=?zone 16 konstant ist, befindet sich der Druck an dem Prennstoffeinführuncrspunkt in die Eintrittszone 16 immer auf demselben Prozentsatz des atmosphärischen Drucke?, und Veränderungen in cien atmosphärischen Pedingungen snicgeln sich automatisch in der¹ Druck ar e'er-' r..rennⁱ?to^cfej.nfⁱ'hri"'.na.G·- nunkt wieder. Fs ist vrünsclienswert, den brennstoffein^'^hrun^^ r>unl:t in die T,\ifteintrittszone 14 so anzuordnen, so da.ß der Druck an dies^ra Punkt bei ar.nex· atrOs^h^riPchen

ist
von 30"Tg etwa 23'¹Hg./^iesr^ schafft einen ^'nnfjckcn

Drue?: zu¹.?, "uniesser von Brennstoff in den durch die Vorrich tung 12 ?iindurchströnenden J-uftstror^ hinein, und der Druck an ö.<z?: Brennstoffeinfnhrungspunkt betr"at inner 29/30 des sph'iri.schen Drucl:es.

Ir. betrieb tritt Luft in die Vorrichtung 12 bei ".t/^osr-'-rrischen Druck ein, beispielsweise bei 30^:To·., und wird an de™. FaIs Λ^ auf die Schallgeschwindigkeit beschleunigt, und zwar durch die Tätigkeit des 'Totors, der als eine abströrseitige Purr>e wirkt. Die Ilence der durch die Vorrichtung hindurchstretenden Luft wird gesteuert durch die Lage der beweglichen Kar.'¹. 42, die zur Ausführung einer Bewegung mit dem Drosse3.pedal verbunden v^rerden kann. Bei ^Vergrößerung der Halsfläche vergrößert beispielsweise der .'lotivator 23 die öffnung des Nadelventils 26;, v/as den Eintritt zusätzlichen Brennstoffs in den vergrößerten

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Luftstrom gestattet. Der Unterschied zwischen dem auf die Brennstoffzelle 23 wirkenden Druck (Γ ~Γ_π) unr7. 'ler Druck

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an der Fir.führungspunkt des Brennstoffs in el ie Vorrichtung 12 (~twa 29" Ea.) vera.nla.3t den Brennstoff, march das ^enti? 26 hindurchzuströnen. Fei einer festen DruckbeaufSchiebung P_p von 0,5" Her. beträft der Druck des Brennstoffs aufptrör·· seitig des Ventils P --P oder 29,5'" Her, und der abs tr inseitige Druck betrc.gt 29,0" Tg. Der ^rvckunterschied, an dar Ventil ist 0.5" I^Tg. Jeglicher f'ec^pel in; atFOsHv'ripchen Druck wird, wie eben erlf.utert, von einem direkten ^Ti7echsel in dem Druck an dem Einfnhrungs^unkt des Brennstoffs in die Vorrichtung 12 hinein begleitet. Dieses führt zu einen Uechsel in den Druckunterschied an dem. Tadelventil und zu einer Einstellung des durch die Leitung 27 in die Vorrichtung 12 hineinströmenden Brennstoffs. ^Kenn beispielsweise der atmosphärische Druck auf 24,0 abfällt, dann wird der Druck des Brennstoffs aufströnseiticr des ^T7entils (P ~P_p) 24,,O^:; Fg. "0,5^t: Eg. oder 23,5^:' Fg. Da der abstrcmseitige Druck 29/30 P_Q ist, fällt er auf 23,2" Hg. ab, und der Druckunterschied an dem Ventil betragt 23,5^!i Hg. -23_f2^i:ITa. oder 0,3"Hg, Bei diesem festen Eeaufschlagunasdruck P„, der aufströmseitig von deru Hade !ventil 26 auf die Flüssigkeit ausgeübt wird, wird der Wechsel in dem Druckunterschied an dem Ventil von 0,5" Hg. auf 0,3" Fa. von einer: direkten Wechsel der Massef!^geschwindigkeit des Brennstoffs durch das Ventil begleitet, was die Brennstoffbemessung für die Zunahme im atmosphärischen Druck angemessen kompensiert, Hit anderen Worten, die Masseflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit

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durch da? Ventil schwankt direkt mit den Veränderungen im Druckunterschied an dem Ventil, so da.C das Luftbrennstoff™ verhältnis des erzeugten Oer.isches konstant bleibt.

Pie Figuren 2E und 3B zeigen in einer graphischen Darstellung die Ergebnisse der angewendeten festen Druckbeaufschlagung gemr.S der Erfindung. Bei ^TTerwendung derselben repräsentativen Beispiele, die oben zum Ausdruck ge-iacht wurden, wird der Druckunterschied an der? "entil d.er Fia. ?.A 30" Hg. --29,0'" Eg. oder 1,0" Her., und dieser Druckunterschied ist in der Fig. 2Ξ als Punkt e dargestellt. Uenn der atmosphärische Druck e.nf. ?4,n'^; Hg. abfällt,, dann frllt der Pruckunterschied an dem ventil der Fig. 2A auf 0,?," Fg. ab (24^:: F.g.-29/30 24^!: Ha.), und die Druckschwankung von 1,0'' Fg. auf O,8^|: IJg. wird begleitet von einem Abfall in der Masseflu.Pgeschwindigkeit des Brennstoffs, der dazu nicht direkt proportional ist. Andererseits wird, ^TTenn eine feste Pruckbeaufschlagung von 0,5^;i Hg. auf den Brennstoff abströmseitig von dem "entil aufgebracht wird, ein "achsel in dem Druckunterschied von 1 .η" ^TTg. auf 0,8" Eg. zwischen dem atmosphärischen Druck und. dem Druck an den Brennstoffeinführungspunkten begleitet durch einen direkt proportionalen Wechsel in der Masseflußgeschv?indigkeit des Brennstoffs durch das ventil. Der Punkt e in Fig. 3D zeigt einen Druckunterschied von 1,0" Hg. zwischen der Atmosphäre und dem Brennstoffairführungspun3:t, und ein leichter Wechsel in diesem Differenzial in -"ie eine oder

wire andere Richtung, wie klar ersichtlich/bealeitet durch einen

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direkt proportionalen T-Techsel in der ''assef lußgeschwindigkeit des Eroimstoffs infolge der zur Anwendung gebrachten festen Druckbeaufschlagung P_p.

Ein weiterer bedeutender Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin, daß die Druckbeaufschlagung P_p unabhängig ist von den Ventilparametern des Nadelventils 26 und daher im wesentlichen unabhängig ist von der Ventileinstellung. Daher wird die Strömungsmittelflußregelung für alle Einstellungen des Ventils mit einer einzigen festen Druckbeaufschlagung erzielt. Außerdem kann gegebenenfalls die feste Druckbeaufschlagung ?_ anstatt aufströmseitig von der Quelle zwischen der Brennstoffquelle 23 und dem Ventil 26 zur Anwendung gebracht v/erden,

Fig. 4 zeigt eine weitere Strömungsmitteldurchflußeinrichtung 50 gemäß der Erfindung, Das Strömungsmittel strömt durch eine geeignete Leitung 52 von einer aufströmseitigen Quelle (nicht gezeigt) zu einem Wirbelflußventil 54 in Form eines Nadelventils, Wie hinreichend bekannt, verändert eine Schiebebewegung der Nadel 56 relativ zu der öffnung 58 die freie Querschnittsfläche des Ventils, um dadurch die Strömungsmitteldurchflußgeschwindigkeit zu verändern. Unmittelbar aufströmseitig von dem Ventil 54 ist ein Druckregler 60 in der Leitung 52 angeordnet. Der Druckregler wird durch eine Leitung 62, welche aufströmseitiges Strömungsmittel mit der Rückseite der Membran 64 verbindet, mit dem aufströmseitigen

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Druck P des zum Regler strömenden Strömungsmittels in Beziehung gebracht.

Der Druckregler 60 ist in der Forn wirksam., daß er einen festen Beaufschlagungsdruck P auf das Strömungsmittel aufströir.seitig von dem Nadelventil 54 ausübt. Wie bereits oben erläutert, ermöglicht die Aufbringung einer festen Druckbeaufschlagung es der Kasseflußgeschwindigkeit des durch das Ventil 54 hindurchströmenden Ströraungsmittels, sich direkt mit den Veränderungen in dem Druckunterschied P-Po zu verändern, wenn diese Veränderung/innerhalb eines gewählten Druckbereiches liegen. Die feste Druckbeaufschlagung kann durch Veränderung der Spannung der Feder 66 über Betätigung des Bedienungsknopfes 68 auf einen gewünschten I'Tert eingestellt werden, Nachdem einmal der Betriebsbereich des Druckabfalls an dem Ventil 52 bestimmt wurde, wird eine geeignete feste Druckbeaufschlagung P_R gewählt, um eine direkt proportionale Beziehung zwischen dem Druckdifferenzial und der üasseflußgeschwindigkeit innerhalb des Betriebsberä-ches festzulegen,

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Claims

Patentansprüche :

η 1.jDurchflußregeleinrichtung, gekennzeichnet durch ein Wirbe!ventil, Strömungen!ttelzuführungseinrichtungen, die an die Aufströmseite des Ventils angeschlossen sind, sowie Einrichtungen zum Aufbringen einer festen Druckbeaufschlagung auf das 8trömuncrs:rittel auf ströir zeitig des Ventils, wodurch die MassefluQgeschvrindigkeit des Strömungsmittels durch das Ventil direct mit den Veränderungen in dem Druckunterschied an den Ventil schwankt, wenn diese Veränderungen innerhalb eines gewählten Druckbereiches liegen.
2. Durchflußregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströntmgsinittelzufxihreinrichtungen eine unter Druck stehende Ftröp.ungsmittelauelle enthalten, von der sich eine Leitung 2uip. ^T-Tirbelf luiventil er±reckt, und wobei das die feste Druckbeaufschlagung aufbringende Mittel einen Druckregler in der Leitung enthält, V7e.lch.er nit dem Druck des Ströitiunasmittels in Beziehung gebracht wird und so eingerichtet ist, daß er den Druckunterschied an dem Regler auf einen festen Wert hält.
3. DurchfluSrege!einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die Strömungsraittelzufuhreinrichtung eine unter Druck stehende Strömungsraittelguelle enthält, mit einer sich von ihr fort zum Wirbelflußventil erstreckenden Leitung, v/obei die feste Druckbeaufschlagung auf die Gtrcmungsmittelquelle aufgebracht V7ird. - 19 -

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4. Durchf !^",regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -claP das T'irhe If Iu? ventil ein Nadelventil
5. Verfahren sur ^T7errnderung der ''asseflu.vgeschwinairfkeit von ^trörnungsnittel an einen Uirbelf luftventil direkt proportional zn den Wechseln im druckunterschied an e'en Ventil, dadurch gekennzeichnet, da.? das unter rruok stehende Ctrönungsp.ittel an ein ^TTirbelf lufventil herangeführt und eine feste Druckteaufschlagung auf das Strömungsmittel aufströraseitig des Ventils zur Einwirkung gebracht --jircT.
6. Verfahren zur Erzeugung eines brennbaren Luft/Flüssigbrennstoffgemisches nit einein im wesentlichen konstanten Luftbrennstoff verhältnis, dadurch gekennzeichnet, da.e durch eine verengte Zone Luft hindurchgeführt wird, ur. ihre Geschwindigkeit auf die Schallgeschwindigkeit zu erhöhen, der Bereich der eingeengten Zone in Übereinstimmung mit den Eetriebserfordernissen der Maschine, für V7elche das Gemisch erzeugt wird, verändert wird, eine Flüssigbrennstoffquelle unter den Einfluß des atmosphärischen Druckes gebracht, Brennstoff von der Quelle an oder oberhalb der eingeengten Zone durch Steuerung eines Brennstoffventils direkt proportional zu der Fläche der eingeengten Zone in den Luftstrom hinein~ gemessen wird, das Brennstoffventil dem Druck des Luftstroms an dem Brennstoffeinführungspunkt ausgesetzt und eine feste Druckbeaufschlagung auf die Erennstoffquelle

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zur Einwirkung gebracht wird, wodurch die Itasseflußgeschwindigkeit des Brennstoffs durch das Ventil direkt proportional zu den Veränderungen im atmosphärischen Druck schwankt,- um den direkt proportional zu den Schwankungen im atmosphärischen Druck abgemessenen Flüssigbrennstoff so einzustellen, daß das Luftbrennstoffverhältnis der Mischung im vresentlichen konstant gehalten wird,
7, Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang des Aufbringens des festen Beaufschlagungsdruckes auf die Brennstoffquelle die Regelung des Druckes von dem Ansaugstutzen zur Brennstoffzuführeinrichtung umfaßt,
8, Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Druckbeaufschlagung auf die Brennstoffquelle einen Platz zwischen einer Flüssigbrennstoffquelle unter atmosphärischem Druck und dem Brennstoffventil aufgebracht wird,
9, Vorrichtung zur Erzeugung eines brennbaren Luft/Flüssigbrennstoffgemisches mit einem im wesentlichen konstanten Luftbrennstoffverhältnis innerhalb im wesentlichen des gesamten Betriebsbereiches eines Motors, an den das Gemisch herangeführt wird, gekennzeichnet durch Wandeinrichtungen f die einen Durchgang mit einer allmählich konvergierenden Lufteintrittszone begrenzen _r eine Halszone

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mit veränderlicher Fläche, durch welche Luft und flüssiger Brennstoff bei Schallgeschwindigkeit hindurchgeführt werden, sowie eine allmählich divergierende Abströmzone, Flüssigbrennstoffzufuhreinrichtungen unter dem Einfluß des atmosphärischen Druckes, sowie Brennstoffmeßeinrichtungen zur Abgabe einer abgemessenen Brennstoffmenge in einen durch den Kanal hindurchströmenden Luftstrom an oder oberhalb der Halszone, mit Ventilainrichtungen, die dem Druck des Luftstroms ausgesetzt und mit der Flüssigbrennstoffzufuhreinrichtung verbunden sind, Ventilbete.tigungseinrichtv.r.cren zur Steuerung der Menge des in den Luftstrom hineinabgegebenen Brennstoffs direkt proportional zu der Fleche der Halszone _f sowie Durchflußregeleinrichtungen, die eine feste Druckbeaufschlagung auf die Brennstoffzufuhreinrichtung ausüben, wodurch die i'.asseflu.egeschwindigkeit durch die Ventileinrichtungen direkt proportional zu den Schwankungen im atmosphärischen Druck schwankt, um den gemessenen Flüssigbrennstoff direkt proportional zu den Schwankungen im atmosphärischen Druck einzustellen, wodurch das Luftbrennstoffverhältnis des Gemisches im wesentlichen konstant gehalten wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Ansaugstutzen abströmseitig von der allmählich rlivsrgierenden «bströmseitigen Zone, v/ob ei die eine feste Druckbeaufschlagung auf die Brennstoffzufuhreinrichtung ausübende Durchflußregeleinrichtung eine Leitung von dem Ansaugstutzen zu der Brennstoffzuführeinrichtung enthält,

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sowie einer, in der Leitung vorgesehenen Druckregler, der mit eier Atmosphäre in Eeziehung gebracht ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, Ca.fi die rurchflußregeleinrichtung einen zwischen der Prennstoffzuführeinrichtung und den Ventil angeordneten Druckregler enthält, der so angeordnet ist, daß er den Druckunterschied an dem Druckregler auf einen festen iTert hV.lt.
12. Durchflußregeleinrichtung zur Abgabe einer abgenessenen "'enge einer Flüssigkeit in einen Luftstron, gekennzeichnet durch einen Kanal, durch welchen der Luftstron hindurch-gaführt wird, Flüssigkeitszufuhreinrichtungen unter dem Einfluß des atmosphärischen Druckes, Vsntileinrichtungen, die dem Druck das Luftstrons ausgesetzt und so angeschlossen sind, daß sie Flüssigkeit von der Zuführeinrichtung in den Luftstrom hinein a]>i_ÄS«»sp_/Ventilbe ta tigungseinr ichtagen zur Handhabung der Ventileinrichtng direkt proportional zu dem Volumen der durch den Kanal hindurch strömenden Luft, sowie Durchflußregeleinrichtungen, die eine feste Druckbeaufschlagung auf die Flüssigkeitszufuhreinrichtung aufbringen f wodurch die Masseflußgeschwindigkeit durch die Ventileinrichtung hindurch direkt proportional mit den Veränderungen Im atmosphärischen Druck schwankt, um dadurch die abgemessenen Flüssigkeitsabgaben direkt proportional mit den Schwankungen im atmosphärischen Druck einzustellen.

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13. Durchflußregelsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein'Nadelventil ist.
14. Durchflußregeleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhreinrichtung eine Prennstoffquelle enthält und der Luftkanal eine allmählich konvergierende Lufteintrittszone aufweist, sowie eine Halszone mit veränderlicher Fläche und eine allmählich divergierende abströmseitige Zone, die an den Ansaugstutzen angeschlossen ist.
15. Durchflußregelsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum übertragen der festen Druckbeaufschlagung auf die Flüssigkeitszufuhreinrichtung eine Verbindung von dem Ansaugstutzen zu der Brennstoff guelle, sowie einen Druckregler in der Verbindung enthält, der mit der Atmosphäre in Beziehung gebracht ist.

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