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Verbrennungsvorrichtung für vergasten
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flüssigen Brennstoff Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsvorrichtung
für vergasten flüssigen Brennstoff bzw. eine Vorrichtung zum Zuführen vergasten
flüssigen Brennstoffes, die insbesondere betreibbar ist, um vergasten flüssigen
Brennstoff für ein Gemisch mit Luft an einen Brenner zur Verbrennung abzugeben.
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In einer Verbrennungsvorrichtung von der Art, auf die sich die Erfindung
bezieht, wird flüssiger Brennstoff zu einem Vergaser gespeist, wo er bis zum Vergasungspunkt
erwärmt wird. Der vergaste Brennstoff wird dann an ein Mischrohr abgegeben, wo er
mit Luft gemischt wird, und zu einem Brenner gespeist. Eine Zündkerze zündet das
Gemisch im Brenner.
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Die Abgabe des vergasten Brennstoffes vom Vergaser zum Brenner kann
durch eine Austrittsdüse gesteuert werden,
die eine zurückfahrbare
Ventilnadel aufweist, die hiermit gemeinsam betreibbar ist. Bei einem derartigen
Aufbau ist es üblich, ein Solenoid zu verwenden, das bei Erregung die Ventilnadel
zurückfährt und die Düse öffnet. Auch wird bei einem derartigen Aufbau die Ventilnadel
betrieben, um die Düse durch eine Druckfeder nach der Entregung des Solenoids zu
schliessen (vgl. hierzu auch JP-OS 50-120 040).
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Eines der Probleme in Vorrichtungen dieser Art liegt darin, daß Ruß
oder Teer oder andere Verunreinigungen im flüssigen Brennstoff auf der Düse und
der Ventilnadel insbesondere nach langem Gebrauch abgelagert werden. Dies kann bewirken,
daß die Ventilnadel die Düse in der geschlossenen Stellung verklebt, was es schwierig
macht, die Ventilnadel zurückzufahren und die Düse zu öffnen.
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In ähnlicher Weise erschweren solche Ablagerungen auf der Düse und
der Ventilnadel das Zurückkehren der Ventilnadel in die geschlossene Stellung nach
der Entregung des Solenoids.
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Es ist daher erforderlich, daß das Solenoid eine ausreichende Kraft
auf die Ventilnadel ausüben kann, um die durch Verkleben oder Verstopfen der Ventilnadel
und Düse entwickelten Kräfte zu überwinden. Es ist auch erforderlich, daß das Solenoid
die Kraft der Druckfeder überwinden kann, die ausreichend stark sein muß, damit
die Ventilnadel die Düse trotz Ruß oder Teer oder Verunreinigungen schließt, die
auf der Ventilnadel oder der Düse vorhanden sein können.
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Es sei auch darauf hingewiesen, daß die durch ein gegebenes Solenoid
entwickelte Kraft von dessen Größe und dem zum Erregen des Solenoids verwendeten
Strom abhängt. Ein
Solenoid großer Abmessungen ist aus Gründen von
dessen Dimensionen, Kosten und Leistungsaufnahme unerwünscht.
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Auch hängt die in einem Solenoid erzeugte Wärme vom Strom im Solenoid
ab. Da das Solenoid in Vergasern von der Art, auf die sich die Erfindung bezieht,
durch die Wärmeleitung vom Vergaser erwärmt wird, der notwendig auf einer hohen
Temperatur gehalten wird, ist es wichtig, daß der Strom und die sich ergebende,
im Solenoid erzeugte Wärme möglichst klein sind.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Solenoid-Steuerschaltung
anzugeben, die betreibbar ist, um einen hohen elektrischen Strom anfänglich zum
öffnen der Düse zu erzeugen, und die danach einen relativ schwachen Strom liefert,
der ausreicht, um die Düse offen zu halten.
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Diese Aufgabe wird bei einer Verbrennungsvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil
angegebenen Merkmale gelöst.
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Außerdem sieht die Erfindung eine Verbrennungsvorrichtung für vergasten
flüssigen Brennstoff vor, bei der vergaster Brennstoff von einer Düse mit einem
durch ein Solenoid betätigten Nadelventil abgegeben und mit Luft gemischt sowie
zu einem Brenner zur Verbrennung gespeist wird, wobei eine Steuerschaltung für das
Solenoid vorgesehen ist, die aufweist: Eine Strom- bzw. Spannungsquelle, ein Solenoid,
einen
Netzschalter, eine Zeitgeberschaltung, die nach dem Schließen des Netzschalters
betreibbar ist, einen Ruhekontakt-Schalter, der mit der Zeitgeberschaltung verbunden
und betreibbar ist, um nach einer vorbestimmten Zeit zu öffnen, die dem Schließen
des Netzschalters folgt, das durch die Zeitgeberschaltung bestimmt ist, einen Abwärtstransformator
zum Verringern der Spannung, der mit der Strom- bzw. Spannungsquelle verbunden ist,
wenn der Netzschalter geschlossen ist, eine erste und eine zweite Gleichrichterschaltung,
wobei die erste Gleichrichterschaltung eine Spannung höher als - jedoch von gleicher
Phase wie - die durch die Strom- bzw. Spannungsquelle an die zweite Gleichrichterschaltung
abgegebene Spannung empfängt, wenn der Ruhekontakt-Schalter geschlossen ist, wobei
die zweite Gleichrichterschaltung eine tiefere Spannung von der Sekundärseite des
Abwärts transformators empfängt, und wobei die erste und die zweite Gleichrichterschaltung
mit einer gemeinsamen Leitung verbunden sind, um abhängig von der Zeitgeberschaltung
eine hohe bzw. niedrige Ausgangsgleichspannung an das Solenoid zu legen, wenn der
Ruhekontakt-Schalter geschlossen bzw. geöffnet ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind auch
insbesondere
in den Patentansprüchen 2 bis 6 sowie 8 angegeben.
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Die Erfindung sieht also eine Verbrennungsvorrichtung für vergasten
flüssigen Brennstoff vor, die einen Vergaser aufweist, in dem der flüssige Brennstoff
erwärmt und vergast sowie an einen Brenner zur Verbrennung abgegeben wird. Eine
am Auslaß des Vergasers vorgesehene Düse wird durch eine von einem Solenoid betriebene
Ventilnadel geöffnet und geschlossen. Eine Solenoid- bzw.
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Magnetspulen-Steuerschaltung umfaßt eine erste und eine zweite Gleichrichterschaltung
zwischen einer Strom-bzw. Spannungsquelle und dem Solenoid. Ein gewöhnlich geschlossener
Schalter, der durch eine Zeitgeberschaltung geöffnet wird, ist zwischen der Strom-
bzw. Spannungsquelle und der ersten Gleichrichterschaltung vorgesehen; außerdem
liegt ein Abwärtstransformator (ein die Spannung verringernder Transformator) zwischen
der Strom- bzw. Spannungsguelle und der zweiten Gleichrichterschaltung. Die erste
und die zweite Gleichrichterschaltung sind mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung
verbunden, so daß eine hohe bzw. niedrige Gleichspannung an das Solenoid gelegt
wird, wenn der gewöhnlich geschlossene Schalter geschlossen bzw. geöffnet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung eines Vergasers und einer Verbrennungsvorrichtung
nach der Erfindung, Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt eines Teiles von Fig. 1 mit
dem Vergaser
und dem das Ventil steuernden Solenoid, Fig. 3 ein
Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Solenoid-Steuerschaltung nach der
Erfindung, Fig. 4 eine zu Fig. 3 ähnliche Darstellung mit einer abgewandelten Solenoid-Steuerschaltung,
die eine Vollweg- oder Doppelweg-Gleichrichterschaltung verwendet, und Fig. 5 eine
zu den Fig. 3 und 4 ähnliche Darstellung mit einer weiteren abgewandelten Solenoid-Steuerschaltung,
die eine Halbwellen-Gleichrichterschaltung verwendet.
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Eine Verbrennungsvorrichtung für vergasten flüssigen Brennstoff,
bei der die Erfindung insbesondere verwendet wird, ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt.
Wie dort dargestellt ist, kann flüssiger Brennstoff in einem Behälter 21 durch eine
Brennstoffpumpe 20 über eine Leitung 22 zu einem Vergaser 2 abgegeben werden. Wie
aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfaßt der Vergaser 2 ein Paar beabstandete konzentrische
Rohre 2a, 2b, die dazwischen eine Kammer 2c bilden. Eine rohrförmige elektrische
Heizeinrichtung bzw.
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Heizschlange 1 ist in das Rohr 2b eingepaßt, und ein Innenrohr 3 ist
innerhalb der elektrischen Heizeinrichtung 1 eingepaßt und an seinem Vorderende
mit einer Düse 6 versehen. Eine Leitung 22 ist mit dem unteren Hinterende der Kammer
2c verbunden, und ein Brennstoff/Gas-Rohr 31 verbindet ein oberes Vorderende der
Kammer 2c mit der Düse 6.
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Eine Packung oder Füllung 32 ist als Spirale in der Kammer 2c angeordnet.
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Ein Solenoid oder eine Magnetspule 4 ist auf dem Hinterende des Innenrohres
3 befestigt und weist einen beweglichen Kern 5 und einen festen oder Anzugkern 18
auf, der innerhalb angeordnet ist. Eine Kompressions-oder Druckfeder 19 liegt zwischen
dem festen Kern 18 sowie dem beweglichen Kern 5 und spannt gewöhnlich letzteren
in der in Fig. 2 linken Richtung vor.
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Eine Ventilstange 8 ist mit dem beweglichen Kern 5 verbunden und
im Innenrohr 3 gleitend angeordnet. Die Ventilstange 8 ist an ihrem Vorderende mit
einer Ventilnadel 7 zum öffnen und Schließen der Düse 6 verbunden.
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Ein Mischrohr 23 ist vorgesehen, um vergasten Kraftstoff von der Düse
6 zu empfangen, und mit einem Brenner 24 verbunden. Eine Zündkerze 25 ist auf dem
Brenner 24 zum Zünden eines Gemisches aus vergastem Brennstoff und Luft vorgesehen.
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Im Gebrauch wird der Vergaser 2 erwärmt, indem elektrischer Strom
zur Heizeinrichtung 1 gespeist wird. Flüssiger Brennstoff, der durch die Brennstoffpumpe
20 über die Leitung 22 zum Vergaser 2 abgegeben wird, verläuft durch die Kammer
2c. Der flüssige Brennstoff wird erwärmt, wenn er durch den Vergaser 2 verläuft,
und in vergaster Form durch das Brennstoff/Gas-Rohr 31 an die Düse 6 abgegeben.
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Erfindungsgemäß ist eine Solenoid-Steuerschaltung vorgesehen, um
den Betrieb des Solenoids 4 so zu steuern, daß die Ventilnadel 7 von der Düse 6
gegen die Haltekraft von Ruß, Teer oder anderem Fremdmaterial, das auf der Düse
6 und der Ventilnadel 7 angesammelt ist, zurückgefahren werden kann, und so daß
die im Solenoid durch den darin. fließenden Strom erzeugte Wärme möglichst klein
ist. Auch vermeidet die erfindungsgemäße Solenoid-Steuerschaltung die Notwendigkeit
für
ein großes Solenoid, um die erforderliche Kraft zum Betreiben der Ventilnadel 7
zu entwickeln.
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Wie dargestellt ist, umfaßt eine Solenoid-Steuerschaltung 17 eine
Zeitgeberschaltung 9, die nach Schliessen eines Netzschalters 27 betreibbar ist,
und einen Zündschalter 28, um eine Strom- bzw. Spannungsquelle 26 mit der Zeitgeberschaltung
9 zu verbinden. Das Schließen des Netzschalters 27 verbindet auch die Strom- bzw.
Spannungsquelle 26 mit der elektrischen Heizeinrichtung 1. Nachdem die elektrische
Heizeinrichtung 1 ausreichend für einen Betrieb des Vergasers 2 vorgeheizt ist,
wird der Zündschalter 28 geschlossen. Dies erregt auch die Brennstoffpumpe 20, um
Brennstoff vom Behälter 21 zum Vergaser 2 zu speisen, und es erregt einen Hochspannungs-Zündtransformator
29, der die Hochspannungs-Zündkerze 25 versorgt.
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Erfindungsgemäß umfaßt die Solenoid-Steuerschaltung eine erste Gleichrichterschaltung
und eine zweite Gleichrichterschaltung. Ein Ruhekontakt-Schalter bzw. ein Schalter
mit gewöhnlich geschlossenem Kontakt ist zwischen der Strom- bzw. Spannungsquelle
und der ersten Gleichrichterschaltung vorgesehen, und ein Abwärtstransformator zum
Verringern der Spannung liegt zwischen der Strom- bzw. Spannungsquelle und der zweiten
Gleichrichterschaltung. Die erste Gleichrichterschaltung empfängt eine höhere Spannung
als - jedoch mit gleicher Phase wie - die von der Strom-bzw. Spannungsquelle zur
zweiten Gleichrichterschaltung gespeiste Spannung, wenn der Kontaktschalter geschlossen
ist.
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Die zweite Gleichrichterschaltung empfängt eine geringere Spannung
von der Sekundärseite des Abwärtstransformators.
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Wie dargestellt ist, umfaßt die Solenoid-Steuerschaltung 17 einen
Spannungs-Abwärtstransformator 10 und Gleichrichter
11, 12, 13,
14, 15 und 16. Die Gleichrichter 11, 12, 13 und 14 bilden eine erste Gleichrichterschaltung,
die die Strom- bzw. Spannungsquelle 26 mit dem Solenoid 4 verbindet. Ein Ruhekontakt-Schalter
30 liegt zwischen der Strom- bzw. Spannungsquelle 26 und der ersten Gleichrichterschaltung.
Die Zeitgeberschaltung 9 ist betreibbar, um den Kontaktschalter 30 nach einer vorbestimmten
Zeit zu öffnen, die dem Schließen des Netzschalters 27 und des Zündschalters 28
folgt.
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Die Gleichrichter 13, 14, 15 und 16 bilden eine zweite Gleichrichterschaltung,
die die Strom- bzw. Spannungsquelle 26 mit dem Solenoid 4 verbindet. Der Spannungs-Abwärtstransformator
10 ist zwischen der Strom- bzw. Spannungsquelle und der zweiten Gleichrichterschaltung
vorgesehen.
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Im Betrieb wird der Netzschalter 27 geschlossen, um dadurch die elektrische
Heizeinrichtung 1 zu erregen. Nach Abschluß des Vorheizens der elektrischen Heizeinrichtung
1 wird der Zündschalter 28 geschlossen. Während der Anfangsstufe bleibt der Kontaktschalter
30 geschlossen, und das Solenoid 4 wird durch die Strom- bzw. Spannungsquelle 26
über die erste Gleichrichterschaltung 11, 12, 13 und 14 erregt. Dies bedingt, daß
der bewegliche Kern 5 zum ortsfesten Kern 18 angezogen wird, was die Ventilnadel
7 von der Düse 6 zurückfährt und diese öffnet. Zur gleichen Zeit, in der der Zündschalter
28 geschlossen wird, wird die Brennstoffpumpe 20 erregt, um Brennstoff vom Behälter
21 zum Vergaser 2 zu speisen, wo er erwärmt und vergast sowie von der Düse 6 abgegeben
wird. Der vergaste Brennstoff läuft durch das Mischrohr 23, wird mit Luft vermischt,
und das Gemisch wird durch die Zündkerze 25 im Brenner 24 gezündet.
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Anschließend wird der Kontaktschalter 30 durch den Betrieb
der
Zeitgeberschaltung 9 geöffnet. Nunmehr wird die Spannung von der Strom- bzw. Spannungsquelle
26 an das Solenoid 4 über die Sekundärseite des Transformators 10 und die zweite
Gleichrichterschaltung 13, 14, 15 und 16 gelegt. Diese geringere Spannung ist ausreichend,
um die Düse 6 im offenen Zustand zu halten.
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Es sei betont, daß eine große Anziehungskraft erforderlich ist, um
den beweglichen Kern 5 zum festen Kern 18 zu ziehen, da sich Teer oder Ruß auf der
Ventilnadel 7 oder in der Düse 6 absetzt, und was auf der Kraft beruht, die benötigt
wird, um die Feder 19 zusammenzudrücken.
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Sobald jedoch der bewegliche Kern 5 in Eingriff mit dem festen Kern
18 fährt, ist die Kraft im wesentlichen gering, die erforderlich ist, um die Kerne
in Eingriff zu halten. Es hat sich gezeigt, daß die Kraft, die erforderlich ist,
um die Solenoidkerne in Eingriff zu halten, ungefähr 10 bis 20 % der anfänglich
benötigten Anziehungskraft beträgt. Daher braucht eine Hochspannung lediglich an
das Solenoid während einer kurzen Anfangszeit gelegt zu werden, und diese Spannung
kann anschließend auf einen Wert verringert werden, der ausreicht, um lediglich
die Kerne 5, 18 in Eingriff zu halten.
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Wenn eine Verbrennung abgeschlossen werden soll, ist es lediglich
erforderlich, den Netzschalter 27 zu öffnen.
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Das Solenoid 4 ist dann entregt, so daß die Feder 19 die Ventilnadel
7 die Düse 6 schließen läßt. Auch wird die Brennstoffpumpe 20 gleichzeitig entregt,
und sie unterbricht die Einspeisung von Brennstoff zum Vergaser 2.
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Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, legt die erste Gleichrichterschaltung
11, 12, 13 und 14 allein Spannung von der Strom- bzw. Spannungsquelle 26 an das
Solenoid 4, wenn der Kontaktschalter 30 geschlossen ist, da die Gleichrichter 15,
16 der zweiten Gleichrichterschaltung umgekehrt vorgespannt sind und die Spannungen
in der ersten und der
zweiten Gleichrichterschaltung gleichphasig
sind. Dies verhindert eine Strom- bzw. Spannungsversorgung für das Solenoid 4 vom
Spannungs-Abwärtstransformator, wenn der Kontaktschalter 30 geschlossen ist. Wenn
jedoch die Zeitgeberschaltung 9 den Kontaktschalter 30 öffnet, sind die Gleichrichter
15, 16 vorwärts oder in Durchlaßrichtung vorgespannt, und die geringere Spannung
vom Spannungs-Abwärtstransformator 10 liegt über die zweite Gleichrichterschaltung
am Solenoid 4. Auf diese Weise wird das Spannungsumschalten von der ersten Gleichrichterschaltung
zur zweiten Gleichrichterschaltung ohne Unterbrechung der Spannungsversorgung erzielt,
um dadurch ein Beibehalten des angezogenen Zustandes der Solenoidkerne 5, 18 zu
ermöglichen. Da die Gleichrichter 13, 14 in beiden Schaltungen verwendet werden,
sind in zweckmäßiger Weise die Sekundärspule und die Primärspule des Spannungs-Abwärtstransformators
10, der ein einspuliger Transformator sein kann, an einem Ende mit einer gemeinsamen
Leitung verbunden.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Solenoid-Steuerschaltung
nach der Erfindung. Fig. 4 zeigt eine Vollweg-Gleichrichterschaltung, und Fig. 5
zeigt eine Einweg-Gleichrichterschaltung.