DE3112904C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsvorrichtung für ver­ gasten flüssigen Brennstoff, bei der vergaster Brennstoff von einer, mittels eines Solenoids betätigten, Ventilnadel abgegeben, mit Luft gemischt und zur Verbrennung einem Brenner zugeführt wird.

In einer Verbrennungsvorrichtung von der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, wird flüssiger Brenn­ stoff zu einem Vergaser gespeist, wo er bis zum Vergasungs­ punkt 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 Ge­ misch im Brenner.

Die Abgabe des vergasten Brennstoffes vom Vergaser zum Brenner kann durch eine Austrittsdüse gesteuert wer­ den, 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 Ven­ tilnadel betrieben, um die Düse durch eine Druck­ feder nach der Entregung des Solenoids zu schlies­ sen (vgl. hierzu auch die japanische Gebrauchsmusterveröffent­ lichung Nr. 50-1 20 040).

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 ins­ besondere nach langem Gebrauch abgelagert werden. Dies kann bewirken, daß die Ventilnadel die Düse in der ge­ schlossenen Stellung verklebt, was es schwierig macht, die Ventilnadel zurückzufahren und die Düse zu öffnen. In ähnlicher Weise erschweren solche Ablagerungen auf der Düse und der Ventilnadel das Zurückkehren der Ventil­ nadel in die geschlossene Stellung nach der Entregung des Solenoids.

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 er­ forderlich, daß das Solenoid die Kraft der Druck­ feder 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.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß die durch ein ge­ gebenes 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.

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 ergebene, im Solenoid erzeug­ te Wärme möglichst klein sind.

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.

Diese Aufgabe wird bei einer Verbrennungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsge­ mäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei einer erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung empfängt die erste Gleichrichterschaltung eine Spannung, die höher als - jedoch gleichphasig wie - die durch die Strom- bzw. Spannungsquelle zur zweiten Gleichrichter­ schaltung gespeiste Spannung ist, wenn der Ruhekontakt- Schalter in der Eingangsleitung zur ersten Gleichrichter­ schaltung geschlossen ist, wobei die zweite Gleichrichter­ schaltung eine geringere Spannung von der Sekundärseite des Spannungs-Abwärtstransformators empfängt und konti­ nuierlich mit der Strom- bzw. Spannungsquelle verbunden ist. Die erste und die zweite Gleichrichterschaltung sind mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung verbunden, um ab­ hängig von der Zeitgeberschaltung eine hohe bzw. niedere Ausgangsgleichspannung an das Solenoid zu legen, wenn der Ruhekontakt-Schalter geschlossen bzw. geöffnet ist, wodurch das Solenoid durch die Solenoid-Steuerschaltung steuerbar ist.

Die Erfindung sieht also eine Verbrennungsvorrich­ tung für vergasten flüssigen Brennstoff vor, die einen Vergaser aufweist, in dem der flüssige Brennstoff er­ wärmt und vergast sowie an einen Brenner zur Verbrennung abgegeben wird. Eine am Auslaß des Vergasers vorgesehene Düse wird durch eine von einem Solenoid betriebene Ven­ tilnadel geöffnet und geschlossen. Eine Solenoid- bzw. Magnetspulen-Steuerschaltung umfaßt eine erste und ei­ ne zweite Gleichrichterschaltung zwischen einer Strom- bzw. Spannungsquelle und dem Solenoid. Ein gewöhnlich ge­ schlossener Schalter, der durch eine Zeitgeberschaltung geöffnet wird, ist zwischen der Strom- bzw. Spannungsquel­ le und der ersten Gleichrichterschaltung vorgesehen; außer­ dem liegt ein Abwärtstransformator (ein die Spannung ver­ ringernder Transformator) zwischen der Strom- bzw. Span­ nungsquelle und der zweiten Gleichrichterschaltung. Die erste und die zweite Gleichrichterschaltung sind mit ei­ ner gemeinsamen Ausgangsleitung verbunden, so daß eine hohe bzw. niedrige Gleichspannung an das Solenoid gelegt wird, wenn der gewöhnlich geschlossene Schalter geschlossen bzw. geöffnet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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 Aus­ führungsform der Solenoid-Steuerschal­ tung nach der Erfindung,

Fig. 4 eine zu Fig. 3 ähnliche Darstellung mit einer abgewandelten Solenoid-Steuerschal­ tung, die eine Vollwellen- Gleichrichterschaltung verwendet, und

Fig. 5 eine zu den Fig. 3 und 4 ähnliche Dar­ stellung mit einer weiteren abgewandel­ ten Solenoid-Steuerschaltung, die eine Halbwellen-Gleichrichterschaltung ver­ wendet.

Eine Verbrennungsvorrichtung für vergasten flüssigen Brennstoff, bei der die Erfindung insbesondere verwendet wird, ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Wie dort darge­ stellt 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 2 a, 2 b, die dazwischen eine Kammer 2 c bilden. Eine rohrförmige elektrische Heizeinrichtung bzw. Heizschlange 1 ist in das Rohr 2 b eingepaßt, und ein In­ nenrohr 3 ist innerhalb der elektrischen Heizeinrichtung 1 eingepaßt und an seinem Vorderende mit einer Düse 6 ver­ sehen. Eine Leitung 22 ist mit dem unteren Hinterende der Kammer 2 c verbunden, und ein Brennstoff/Gas-Rohr 31 ver­ bindet ein oberes Vorderende der Kammer 2 c mit der Düse 6. Eine Packung oder Füllung 32 ist als Spirale in der Kammer 2 c angeordnet.

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.

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 Ventil­ nadel 7 zum Öffnen und Schließen der Düse 6 verbunden. Ein Mischrohr 23 ist vorgesehen, um vergasten Kraftstoff von der Düse 6 zu empfangen, und mit einem Brenner 24 ver­ bunden. Eine Zündkerze 25 ist auf dem Brenner 24 zum Zün­ den eines Gemisches aus vergastem Brennstoff und Luft vor­ gesehen.

Im Gebrauch wird der Vergaser 2 erwärmt, indem elek­ trischer Strom zur Heizeinrichtung 1 gespeist wird. Flüssi­ ger Brennstoff, der durch die Brennstoffpumpe 20 über die Leitung 22 zum Vergaser 2 abgegeben wird, verläuft durch die Kammer 2 c. 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.

Erfindungsgemäß ist eine Solenoid-Steuerschaltung vor­ gesehen, 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 wer­ den kann, und so daß die im Solenoid durch den darin fließen­ den Strom erzeugte Wärme möglichst klein ist. Auch vermeidet die erfindungsgemäße Solenoid-Steuerschaltung die Notwendig­ keit für ein großes Solenoid, um die erforderliche Kraft zum Betreiben der Ventilnadel 7 zu entwickeln.

Wie dargestellt ist, umfaßt eine Solenoid-Steuer­ schaltung 17 eine Zeitgeberschaltung 9, die nach Schlies­ sen eines Netzschalters 27 betreibbar ist, und einen Zünd­ schalter 28, um eine Strom- bzw. Spannungsquelle 26 mit der Zeitgeberschaltung 9 verbindet. Das Schließen des Netzschalters 27 verbindet auch die Strom- bzw. Spannungs­ quelle 26 mit der elektrischen Heizeinrichtung 1. Nachdem die elektrische Heizeinrichtung 1 ausreichend für einen Betrieb des Vergasers 2 vorgeheizt ist, wird der Zünd­ schalter 28 geschlossen. Dies erregt auch die Brennstoff­ pumpe 20, um Brennstoff vom Behälter 21 zum Vergaser 2 zu pumpen, und es erregt einen Hochspannungs-Zündtrans­ formator 29, der die Hochspannungs-Zündkerze 25 versorgt.

Erfindungsgemäß umfaßt die Solenoid-Steuerschaltung eine erste Gleichrichterschaltung und eine zweite Gleich­ richterschaltung. Ein Ruhekontakt-Schalter bzw. ein Schal­ ter mit gewöhnlich geschlossenem Kontakt ist zwischen der Strom- bzw. Spannungsquelle und der ersten Gleichrichter­ schaltung vorgesehen, und ein Abwärtstransformator zum Ver­ ringern der Spannung liegt zwischen der Strom- bzw. Span­ nungsquelle 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 ge­ speiste Spannung, wenn der Kontaktschalter geschlossen ist. Die zweite Gleichrichterschaltung empfängt eine geringere Spannung von der Sekundärseite des Abwärtstransformators.

Wie dargestellt ist, umfaßt die Solenoid-Steuerschal­ tung 17 einen Spannungs-Abwärtstransformator 10 und Gleich­ richter 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 Gleich­ richterschaltung. Die Zeitgeberschaltung 9 ist betreib­ bar, um den Kontaktschalter 30 nach einer vorbestimmten Zeit zu öffnen, die dem Schließen des Netzschalters 27 und des Zündschalters 28 folgt.

Die Gleichrichter 13, 14, 15 und 16 bilden eine zwei­ te Gleichrichterschaltung, die die Strom- bzw. Spannungs­ quelle 26 mit dem Solenoid 4 verbindet. Der Spannungs-Ab­ wärtstransformator 10 ist zwischen der Strom- bzw. Spannungs­ quelle und der zweiten Gleichrichterschaltung vorgesehen.

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 Anfangs­ stufe 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 er­ regt. Dies bedingt, daß der bewegliche Kern 5 zum ortsfe­ sten Kern 18 angezogen wird, was die Ventilnadel 7 von der Düse 6 zurückfahren läßt und diese öffnet. Zur gleichen Zeit, in der der Zündschalter 28 geschlossen wird, wird die Brenn­ stoffpumpe 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.

Anschließend wird der Kontaktschalter 30 durch den Be­ trieb 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.

Es sei betont, daß eine große Anziehungskraft er­ forderlich 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 be­ ruht, die benötigt wird, um die Feder 19 zusammenzudrücken. Sobald jedoch der bewegliche Kern 5 in Eingriff mit dem festen Kern 18 fährt, ist die Kraft im wesentlichen ge­ ring, die erforderlich ist, um die Kerne in Eingriff zu halten. Es hat sich gezeigt, daß die Kraft, die erforder­ lich ist, um die Solenoidkerne in Eingriff zu halten, un­ gefähr 10 bis 20% der anfänglich benötigten Anziehungs­ kraft 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.

Wenn eine Verbrennung abgeschlossen werden soll, ist es lediglich erforderlich, den Netzschalter 27 zu öffnen. 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 unter­ bricht die Einspeisung von Brennstoff zum Vergaser 2.

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 Gleich­ richter 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 Zeit­ geberschaltung 9 den Kontaktschalter 30 öffnet, sind die Gleichrichter 15, 16 vorwärts oder in Durchlaßrichtung vorgespannt, und die geringere Spannung vom Spannungs-Ab­ wärtstransformator 10 liegt über die zweite Gleichrich­ terschaltung 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 er­ möglichen. Da die Gleichrichter 13, 14 in beiden Schal­ tungen verwendet werden, sind in zweckmäßiger Weise die Sekundärspule und die Primärspule des Spannungs-Abwärts­ transformators 10, der ein einspuliger Transformator sein kann, an einem Ende mit einer gemeinsamen Leitung verbun­ den.

Die Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Solenoid-Steuerschaltung nach der Erfindung. Fig. 4 zeigt eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung, und Fig. 5 zeigt eine Halbwellen-Gleichrichterschaltung.

Claims (6)

1. Verbrennungsvorrichtung für vergasten flüssigen Brenn­ stoff, bei der vergaster Brennstoff von einer mittels eines Solenoids betätigten Ventilnadel abgegeben, mit Luft gemischt und zur Verbrennung einem Brenner zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Funktionssteuerungen an der Ver­ brennungsvorrichtung durch Verschmutzungen bzw. Ablage­ rungen an der Ventilnadel eine Steuerschaltung mit den folgenden Merkmalen dient:

• a) eine erste Gleichrichterschaltung (11, 12, 13, 14), die den aus einem Wechselspannungsnetz entnommenen Strom zum Betrieb der mittels eines Solenoids (4) betätigten Ventilnadel benötigten Gleichstrom gleichrichtet,
• b) eine zweite Gleichrichterschaltung (13, 14, 15, 16), der eine, mittels eines Transformators (10) verringerte Spannung als die Netzspannung zugeführt wird, die ebenfalls einen zum Betrieb des Solenoids benötigten, jedoch verringerten Gleichstrom liefert,
• c) eine Zeitschaltvorrichtung (9), die mittels eines Ruhekontaktschalters (30) nach einer vorbestimmten Zeit die erste Gleichrichterschaltung von der Netzspannung trennt und die zweite Gleichrichterschaltung an die durch den Transformator verringerte Netzspannung legt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die erste und die zweite Gleichrichterschaltung (11 bis 14, 13 bis 16) jeweils eine Vollwellen-Gleichrichterschal­ tung mit vier Gleichrichterelementen aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die erste und die zweite Vollwellen-Gleichrichterschal­ tung so aufgebaut sind, daß sie zwei Gleichrichterelemen­ te (13, 14) aufweisen, die gemeinsam für beide Schaltun­ gen (11 bis 14; 13 bis 16) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die erste und die zweite Gleichrichterschaltung (11 bis 14; 13 bis 16) jeweils eine Vollwellen-Gleichrichter­ schaltung mit zwei Gleichrichterelementen aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die erste und die zweite Gleichrichterschaltung (11 bis 14; 13 bis 16) jeweils eine Halbwellen-Gleichrichter­ schaltung mit einem Gleichrichterelement aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die von der Strom- bzw. Spannungsquelle (26) zum Solenoid (4) über die zweite Gleichrichterschaltung (13 bis 16) gespeiste Spannung etwa 10 bis etwa 20% der über die erste Gleichrichterschaltung (11 bis 14) angelegten Spannung beträgt.