DE2531624A1

DE2531624A1 - Brennstoffeinspritzduese

Info

Publication number: DE2531624A1
Application number: DE19752531624
Authority: DE
Inventors: James Martin Barrie
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1974-07-16
Filing date: 1975-07-15
Publication date: 1976-01-29
Also published as: CA1033241A; JPS5134317A; US4013223A; GB1481707A; IT1049441B; SE7507811L; JPS5744883B2

Description

p _D.,_000MÜ„_th.„_{60| 1}

Dr. Gertrud Hauser _B' Dipl.-Ing. Gottfried leiser Patentanwälte

iomm·: labyrinth

T.tofon: 83 1510

T«l«: 5212 226 P*l d

Poftsdwdkoflto: Münden 1170 78-800

Bonk: DeutJ*· Bank, AAündwn 66A)SOOO

PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG

Gartenstraße 2

6300 ZUG / Schweiz

Unser Zeichen: P 2272

Brennstoffeinspritzdüse Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 23 OU 525.2)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzdüse und insbesondere auf eine Abänderung oder Verbesserung der Brennstoffeinspritzdüse nach dem Hauptpatent .... (Patentanmeldung P 23 OU 525.2).

Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung

P 23 OU 525.2) ist eine Brennstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von flüssigem Brennstoff in ein gasförmiges Medium, und die Einspritzdüse kann verwendet werden, um flüssigen Brennstoff in die Verbrennungsluft eines Turbinenstrahltriebwerkes oder eineranderei Gasturbine oder einer'Brennkraftmaschine einzuspritzen. In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, daß die Düse in der Verbrennungskammer eines Triebwerkes angeordnet wird, und der innerhalb der Brennkraftmaschine ansteigende Gasdruck kann bewirken, daß Gase aus der Brennkammer in die Brennstoffeinspritzdüse eintreten.

^Gei· 509885/0994

Es ist ein Ziel der Erfindung, die Möglichkeit auszuschliessen, daß Gase, die sich außerhalb der Brennstoffeinspritzdüse befinden, in die Brennstoffeinspritzdüse eintreten.

Durch die Erfindung wird eine Brennstoffeinspritzdüsenanordnung geschaffen, die eine Brennstoffeinspritzdüse aufweist, welche eine Brennstoffeinspritzöffnung hat, wobei Vibrationseinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Düse vibriert wird, um den Brennstoff, der aus der Düse durch die öffnung ausgespritzt wird, zu zerstäuben, wobei die Düse ferner ein Brennstoffsperrventil an der Brennstoffeinlaßseite der Öffnung aufweist, welches derart angeordnet und ausgebildet ist, daß es normalerweise die öffnung verschließt und dadurch das Einspritzen des Brennstoffes verhindert, jedoch geöffnet wird, wenn die Schwingungseinrichtungen eingeschaltet sind, damit der Brennstoff eingespritzt werden kann, und wobei die Düse ferner ein Gassperrventil an der Brennstoffauslaßseite der öffnung aufweist, welches derart angeordnet und ausgebildet ist, daß es normalerweise die öffnung verschließt und somit den Eintritt von Gas in die Düse durch die öffnung verhindert, jedoch unter der Einwirkung des Brennstoffeinspritzdruckes geöffnet werden kann, damit Brennstoff eingespritzt werden kann.

Vorzugsweise ist das Gassperrventil derart ausgebildet und angeordnet, daß normalerweise die Einspritzöffnung mittels einer Federhalterung geschlossen wird.

Diese Federhalterung ist in der Hauptsache wirksam, um das Gassperrventil in der Nähe der Düsenöffnung zu halten, wenn eine Brennstoffeinspritzung stattfindet und das Gassperrventil von der öffnung fortgedrückt ist. Dadurch kann, falls gewünscht, eine relativ weiche Blattfederanordnung verwendet werden.

509885/099/,

Vorzugsweise ist ein Ende der Federhalterung am Gassperrventil befestigt und das andere Ende der Federhalterung ist an Einrichtungen oder Vorrichtungen befestigt, die von der Düse entfernt liegen, wodurch eine Erhöhung der Masse der Feder ausgeschlossen wird. Die Einrichtungen oder Vorrichtungen, die im Abstand von der Düse liegen, können beispielsweise eine Zylinderwand einer Brennkraftmaschine sein. In einigen Fällen kann es nicht möglich sein, das andere Ende der Federhalterung an von der Düse entfernt liegenden Ein- oder Vorrichtungen zu befestigen, und in diesem Fall kann das andere Ende der Federhalterungen an der Düsenspitze befestigt werden.

Vorzugsweise ist das Gassperrventil ein Kugelventil, obwohl auch andere Ventilarten, falls gewünscht, verwendet werden können.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Brennstoffdüsenanordnung kann dieselbe sein, wie sie in den Fig. 1 bis 4 der deutschen Patentanmeldung P 23 04 525·2 vorgesehen ist, wobei jedoch zusätzlich das Gassperrventil an der Brennstoffauslaßseite der Düsenöffnung vorgesehen ist.

Die Vibrationseinrichtungen können eine piezoelektrische Kristallanordnung aufweisen. Falls gewünscht, kann die Vibration so ausgeführt werden, daß sie durch eine magnetische Einwirkung auf das Brennstoffsperrventil erfolgt oder durch eine solche Einwirkung unterstützt wird, beispielsweise mittels einer Solenoidspule, die während der gewünschten Einspritzperioden erregt wird, um die Düse in Schwingungen zu versetzen. In diesem Fall kann das Ventil ganz oder teilweise aus magnetischem Material bestehen und kann so ausgebildet und angeordnet sein, daß es durch die magnetische Einwirkung des erregten Solenoides in einer Richtung von seinem Sitz fort beaufschlagt wird.

509885/0994

-H-

Die Brennstoffeinspritzdüse kann mit Ultraschallschwingungen oder mit Schwingungen mit Ultraschallfrequenzen vibriert werden. Diese Schwingungen sind ausreichend, um den Brennstoff in kleine nebelartige Teile zu verteilen. In der Praxis wurde gefunden, daß der in Frage stehende Frequenzbereich seine untere Grenze etwa in der Nähe der oberen Grenzen der Hörfähigkeit des menschlichen Ohres haben sollte. Wegen der Lärmbekämpfung ist es jedoch im allgemeinen in der Praxis bevorzugt, Frequenzen zu verwenden, die hoch genug liegen, um sicherzustellen, daß ein hörbarer Schall nicht erzeugt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Brennstoffeinspritzdüsenspitze, die einen Teil einer Brennstoffeinspritzdüse bildet und welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 eine erfindungsgemäß ausgebildete Brennstoffeinspritzdüse, bei der eine Brennstoffeinspritzdüsenspitze, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet werden kann,

Fig. 3 eine Detailansicht einer Brennstoffeinspritzdüsenspitze
und

Fig. *1 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 gezeigte Düsenspitze.

Es sei nunmehr auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. In diesen Figuren ist eine Brennstoffeinspritzdüsenanordnung 2 dargestellt, welche eine Brennstoffeinspritzdüse ²J auf-

509885/0994

weist, die mit einem Verstärkerhornabschnitt 6 ausgerüstet ist. Die Düse 4 weist eine Endspitze auf, die in Pig. I gezeigt ist, und es ist zu erkennen, daß diese Düsenspitze ein Gehäuse 8 umfaßt, welches eine Brennstoffeinspritzöffnung 10 hat. Ein Brennstoffsperrventil in Form eines Kugelventils 12 sitzt auf einem Ventilsitz 14, der durch die Einlaßseite der Öffnung 10 gebildet wird.

Das Kugelventil 12 ist in einer Wirbelkammer 16 angeordnet, die in dem Gehäuse 18 ausgebildet ist. Das Gehäuse 18 weist Wirbelschlitze 20 auf, die es ermöglichen, daß Brennstoff durch eine zentrale Leitung 22 hindurch und in den Brennstoffwirbelkammer 16 strömen kann. Das Gehäuse 18 weist eine weitere Leitung 24 auf, die sicherstellt, daß, falls während der Schwingungsperioden das Kugelventil 12 sich von seinem Sitz 14 abhebt und gegen die Rückwandung 26 des Gehäuses 18 anlegt, dann Brennstoff durch die Leitung 24 hindurchgehen kann, um schnell das Kugelventil 12 von der Rückwandung 26 abzuheben, wenn die Schwingung abgestoppt wird, damit der Brennstoff in der Wirbelkammer 16 schnell das Kugelventil zurück auf seinen Sitz 14 drücken kann, wodurch sehr schnell die Brennstoffeinspritzung unterbrochen wird. Die Ausbildung des Gehäuses 18 und des Kanals 24 ist ausführlich in der deutschen Patentanmeldung P 25 05 801.9 beschrieben.

Das Gehäuse 8 der Brennstoffeinspritzdüse 4 weist einen weiteren Ventilsitz 28 auf, der ein Gassperrventil in Form eines Kugelventils 30 aufnimmt. Das Kugelventil 30 ist mit einer Federhalterung 32 ausgerüstet. Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist die Federhalterung 32 mit einem Ende am Kugelventil 30 befestigt. Wie Fig. 2 zeigt, ist das andere Ende der Federhalterung 32 an der Zylinderwand oder am Zylinderkopf 34 eines nicht dargestellten Triebwerks befestigt. Wie Fig. 2 zeigt, sind Vibrationseinrichtungen 36

609885/0994

vorgesehen, mit denen die Düse in Schwingungen versetzt wird, und die Vibrationseinrichtungen weisen vorzugsweise einen piezoelektrischen Kristall auf.

Wenn die Brennstoffeinspritzdüse in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingesetzt ist, beispielsweise so, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, kann der Druck im Zylinder und damit an der Außenseite der Düse 4 den inneren Brennstoffdruck in der Düse übersteigen. Falls das Kugelventil 30 nicht vorhanden wäre, kann dieser Druck zur Einspritzöffnung 10 gelangen und.das Kugelventil 12 von seinem Sitz abheben. Dadurch wäre es möglich, daß sich das Gas mit dem Brennstoff in der Wirbelkammer 16 mischt. Wenn jedoch das Kugelventil 30 verwendet wird, drückt ein erhöhter Druck in der Brennkammer lediglich das Kugelventil 30 stärker gegen seinen Sitz 28 und Verbrennungsgase können nicht durch die Öffnung 10 hindurchgelangen. Die Feder 32 ist wirksam, um sicherzustellen, daß das Kugelventil 30 auf seinen Sitz 28 zurückkehrt, nachdem die Vibration der Düse abgestoppt ist.

Es sei nunmehr auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Es ist zu erkennen, daß ein Kugelventil 50 vorgesehen ist, um eine Öffnung 52 zu blockieren. Eine Federhalterung 5¹J ist mit einem Ende am Kugelventil 50 durch eine kreisringförmige Ausbildung befestigt, wie es deutlich der Fig. 4 zu entnehmen ist. Das andere Ende der Federhalterung ist an einem Teil der Düsenspitze bei 56 befestigt.

Es sei bemerkt, daß hier lediglich Ausführungsbeispiele beschrieben sind und daß Abänderungen vorgenommen werden können. So können beispielsweise andere Ventiltypen oder Ventilarten als Kugelventile verwendet werden. Das Ventil 30 kann leichter ausgebildet sein als das Ventil 12 und verschiedene Arten von Federhalterungen können verwendet werden. Eine Schraubenfeder oder eine andere Feder kann in der Wirbelkammer 16 vorgesehen sein,um das Kugelventil schnell zurück zu seinem Sitz 14 zu drücken, wenn die Schwingungen der Düse abgestoppt sind.

509885/0994

Claims

- 7 Patentansprüche

1.!Brennstoffeinspritzdüse mit einer Brennstoffeinspritzöffnung und mit Schwingungserzeugern, mit denen die Düse in Schwingungen versetzt wird, damit Brennstoff, der aus der Düse durch die Öffnung ausgespritzt wird, zerstäubt werden kann, mit einem Brennstoffsperrventil an der Brennst offeinlaßseite der Öffnung, welches so ausgebildet und angeordnet ist, daß es normalerweise die Öffnung verschließt und damit das Einspritzen von Brennstoff verhindert, wobei dieses Ventil jedoch geöffnet werden kann, wenn die Schwingungserzeuger eingeschaltet sind, damit Brennstoff eingespritzt werden kann nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 23 04 525.2), dadurch gekennzeichnet, daß die Düse ein Gassperrventil an der Brennstoffauslaßseite der Öffnung aufweist, welches derart angeordnet und ausgebildet ist, daß es normalerweise die Öffnung abschließt und damit den Eintritt von Gas in die Düse durch die Öffnung verhindert, welches jedoch unter dem Brennstoffeinspritzdruck geöffnet werden kann, damit der Brennstoff eingespritzt werden kann.

2. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gassperrventil so ausgebildet und angeordnet ist, daß normalerweise die Öffnung mittels einer Federhalterung geschlossen wird.

3. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pederhalterung eine Blattfeder ist.

¹I. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Federhalterung am Gassperrventil befestigt ist und das andere Ende dieser Federhalterung an Einrichtungen befestigt ist, die von der Düse entfernt liegen, wodurch eine Erhöhung der Masse der Düse ausgeschlossen wird.

509885/099/.

-1 f"<

5. Brennstoffeinspritzdüse,-nach einem der Ansprüche 1 bis ¹J, dadurch gekennzeichnet, ■dafe-.^asir-ßaß.sperr'vient.il ein Kugelventil ist. '■·"- '·-'■', ^l■ .. f; ■'·'"■

|\ ■-,]■■■'■ '.··■. ■ 'i"l '.■''■■■'.

6. Brennstoffeinspritzdüse nach'"-öinem der "Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekenn^elöhhWt/[daß der schwingungserzeuger einen piezoelektrischen iKras^all aufweist, '■;

I .U