DE3148522C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zerstäuber, die beispielsweise zum Erzeugen eines Insektizid­ nebels eingesetzt werden und nach dem Pulse-Jet-Prinzip (mit pulsierend schwingender Verbrennung) arbeiten, sind bekannt. Beispielsweise wird in der US-PS 28 57 332 die Arbeitsweise einer Pulse-Jet- oder Schwingfeuereinrichtung im einzelnen erläutert. Dabei versorgt eine Brennstoffzuführanlage eine Ver­ brennungseinrichtung durch Brennstoffansaugung aus einem Brenn­ stofftank mit konstantem Füllstand.

Ein Zerstäuber mit den Oberbegriffsmerkmalen des Anspruchs 1 ist in der US-PS 31 51 454 beschrieben. Dabei wird der Brenn­ stofftank unter Druck gesetzt, um die Verbrennungseinrichtung mit Brennstoff zu versorgen.

Der Brennstofftank wird nicht nur beim Start mittels einer Luftpumpe über eine Druckbeaufschlagungsleitung unter Druck ge­ setzt; auch nach dem Start wird während des gesamten Zerstäu­ berbetriebs der Brennstofftank über eine Verbindungsleitung zwischen der Verbrennungsvorkammer und dem Brennstofftank unter Druck gesetzt. Dadurch wird Brennstoff in einen Vergaser ein­ gespritzt. Ein hierbei durchströmtes Handeinstellventil und eine nachfolgende Drossel üben keine Regelwirkung auf den Ein­ spritzvorgang aus, so daß keine Anpassung an die den Vergaser durchströmende Verbrennungsluftmenge vorhanden ist. Insbeson­ dere geht vom Vergaser auch keine Saugwirkung auf den zugeführ­ ten Brennstoff aus. Aufgrund dieser Verhältnisse kann es insbe­ sondere beim Start zu einem Überfluten mit Brennstoff kommen.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dem Zerstäuber ein verbessertes Start- und Betriebsverhalten zu geben.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Beim Anmeldungsgegenstand wird nur während der kurzen Anlaß­ periode der Brennstofftank sowie eine Kammer, deren eine Wand von einer Membran gebildet ist, unter Druck gesetzt, wobei über die Membran ein Dosierventil betätigt wird, das zum Start eine von der den Vergaser durchströmenden Verbrennungsluftmenge weitgehend unabhängige Brennstoffmenge einspritzt. Nach dem Start wird der Brennstofftank nicht mehr unter Druck gesetzt, sondern der Brennstoff durch die Druckwirkung der den Ver­ gaserkanal durchströmende Verbrennungsluft über eine Leitung angesaugt. Die Brennstoffanlage des Zerstäubers spricht deshalb auf eine Änderung des Luftstroms durch den Vergaser, beispiels­ weise hervorgerufen durch das Einleiten eines Insektizids in den Abgasstrom der Verbrennungseinrichtung, rasch durch ent­ sprechendes Verändern des Brennstoffflusses an. Das einwand­ freie Arbeiten der Brennstoffanlage ist nahezu völlig unab­ hängig vom Kippwinkel oder der körperlichen Ausrichtung des Zerstäubers. Eine bei herkömmlichen Vorrichtungen häufig auftretende Schwierigkeit, nämlich das Absaufen oder Ver­ schlucken der Verbrennungseinrichtung durch eine kurzzeitige, gegenüber dem vorhandenen Luftstrom zu reichlichen Brennstoff­ zufuhr, ist beim Zerstäuber gemäß der Erfindung nahezu völlig ausgeschlossen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines pulsierenden Zer­ stäubers und

Fig. 2 einen detaillierten Querschnitt durch den Vergaser­ teil des in Fig. 1 dargestellten Zerstäubers.

In Fig. 1 sind die verschiedenen Bauteile des pulsierenden Zer­ stäubers und die sie verbindenden Rohrleitungen schematisch dargestellt. Der Zerstäuber hat ein Abgasrohr 10, das an einem Ende mit einem Brenner 11 in Verbindung steht, die eine Heizglühwendel 12 aufweist, welche als Flammen­ halter wirkt. Das entgegengesetzte Ende des Abgasrohres 10 durchdringt mit Zwischenabstand ein Ausstoßrohr 13. Das hin­ tere Ende des Ausstoßrohres 13 ist von einem zylindrischen Gehäuse 14 umschlossen, das einen sinusförmigen Strömungsweg bildet, auf dem, wie in Fig. 1 mit Pfeilen angegeben, Kühl­ luft einfließen und zwischen dem Abgasrohr 10 und dem Aus­ stoßrohr 13 austreten kann.

Das Einströmen von Brennstoff und Luft in eine Verbrennungs­ vorkammer 19 und von dort in den Brenner 11 wird mit einem Einlaßventil 17 gesteuert, das ein Gehäuse aufweist, welches von einem Klappenrückschlagventil in Querrichtung in eine obere Kammer 18 und in die Ver­ brennungsvorkammer 19 unterteilt wird. Das Rückschlagventil hat ein flexibles Bauteil 21, das in verformtem Zustand in der Offenstellung gezeichnet ist und eine einseitige Ein­ leitung eines Brennstoff-Luft-Gemisches durch Löcher 22 in die Verbrennungsvorkammer 19 ermöglicht. Das Rückschlagventil hat ferner einen kegeligen Ablenker 23. In die Verbrennungs­ vorkammer 19 ragen Elektroden einer elektrischen Funkenzünd­ vorrichtung 24 hinein, die beim Anlassen der Verbrennungs­ einrichtung mit nicht dargestellten Schaltern einschaltbar ist.

Über dem Einlaßventil 17 ist ein Vergaser 26 angeordnet, der einen Vergaserkanal 27 aufweist. In geringem Abstand über dem Vergaserkanal des Vergasers 26 ist eine Verbrennungsluftzuleitung 28, 29 angeordnet, die ein Bauteil 31 mit einer Mittelbohrung 32 abstützt. Die Mittelbohrung 32 weist an ihrem oberen Ende einen Nadelventilsitz 33 auf, der durch Verstellen eines Be­ tätigungsschaftes 34 geschlossen werden kann. Das vom Ventil­ sitz 33 und dem Betätigungsschaft 34 gebildete Nadelventil steht in der Offenstellung, die es bei einem normalen Anlaß­ vorgang einnimmt, mit einer Startdruckleitung 36 in Verbindung, der sich zu einer weiteren oder Nebenkammer 37 (s. Fig. 2) erstreckt, die eine auf Druck ansprechende Vorrichtung in Gestalt einer auslenk­ baren Wand 38, welche eine der Kammerwände bildet, und eine Entlüftungsöffnung 40 aufweist, mit der während eines Zeit­ intervalls Druck aus der Nebenkammer 37 ins Freie abgeführt werden kann.

Gemäß Fig. 1 ist eine Luftpumpe 39 vorgesehen, die einer Entlastungsöffnung in Gestalt eines Rückschlagventils 41 zu­ geordnet ist und über eine Druckbeaufschlagungsleitung 42 während der Anlaß­ periode der Verbrennungseinrichtung einen Brennstofftank 43 unter Druck setzt. An den Brennstofftank 43 ist eine Brenn­ stoffzuleitung 44 angeschlossen, über die Brennstoff der Saugseite einer im Vergaser 26 angeordneten Membran- Brennstoffpumpe zugeleitet wird, welche nachstehend anhand Fig. 2 näher beschrieben wird.

Insektizid wird aus einem Behälter 46 über eine Leitung 47 abgegeben, die mit einem Insektizid-Schaltventil 48 gesteuert wird und eine Insektizid-Dosierdüse 49 enthält. Das Insek­ tizid gelangt über die Leitung 47 zum Abgasrohr 10 und wird durch die heißen, pulsierenden Abgase verdampft und an der Mündung des Ausstoßrohres 13 zu Nebel mit Tröpfchengröße im Mikronbereich rückkondensiert. Der Behälter 46 wird während des Zerstäubens bei laufender Verbrennungseinrichtung über eine Druckbeaufschlagungsleitung 51 unter Druck gesetzt, welche mit der Ver­ brennungsvorkammer 19 über ein Rückschlagventil 52 verbunden ist, das eine Entlüftungsöffnung aufweist, um bei gestoppter Verbrennung ein Absinken des Behälterdruckes zu ermöglichen. Die bei der Verbrennung auftretenden raschen Verbrennungs­ druckimpulse der Verbrennungseinrichtung dienen somit zum Unterdrucksetzen des Insektizidbehälters 46. Dies ist jedoch ein übliches Verfahren.

Die Mittelbohrung 32 erhält Anlaßluft von der Luftpumpe 39 über eine Startluftzuleitung 53. Zwischen der Verbrennungsvor­ kammer 19 und dem Innenraum des Vergasers 26 erstreckt sich eine Druckfühlleitung 54. Ein Öffnungs- und Schließ- bzw. Betätigungs­ glied 56 schaltet eine nur in Fig. 2 dargestellte Absperr­ klappe 57 in die Offen- oder die Schließstellung um. In der Schließstellung unterbricht die Absperrklappe 57 jegliche Durchströmung von Luft und zerstäubtem Brennstoff durch den Vergaserkanal 27 des Vergasers 26. Die Absperrklappe 57 wird durch Federkraft in die Schließstellung vorgespannt und in einer arretierten Stellung des Betätigungsgliedes 56 von diesem offengehalten.

Der in Fig. 2 dargestellte Vergaser 26 hat eine Membranpumpe, die von einer Pumpmembran 58 gebildet ist. Letztere weist eine Öffnung 59 mit durch Durchbiegung bzw. Verformung gesteuerten Sperr- und Durchflußstellungen auf, die in Fig. 2 mit der Verformung dargestellt ist, welche ihrer Durchflußstellung entspricht, in der sie beim Saughub der Pumpmembran 58 Brennstoff aus der Brennstoffzuleitung 44 durch­ läßt. Der Brennstoff strömt in eine Pumpkammer 61 und von dort beim Ausstoßhub der Pumpmembran 58, deren Ausstoßstellung in Fig. 2 mit gestrichelten Linien gezeichnet ist, durch einen Auslaßkanal 62 und ein Filter 63 zur Pumpenauslaßseite 64. Aus dieser wird der Brennstoff zu einem kleinen Brennstoff- Zwischenbehälter 66 und von dort zu einem Kanal 67 geleitet. Die Druckfühlleitung 54 überträgt Verbrennungsdruckimpulse aus der in Fig. 1 dargestellten Verbrennungsvorkammer 18 zu einer Druckimpuls­ kammer 68 an der abgedichteten entgegengesetzten Seite der Pump­ membran 58. Die Pumpmembran 58 erzeugt somit eine Brennstoffpump­ wirkung durch die raschen Verbrennungsdruckimpulse (60 bis 80 Impulse je Sekunde) der Verbrennungseinrichtung.

Der Kanal 67 ist so ausgebildet, daß er zusammen mit einem beweglichen Bauteil 71 ein in der Offenstellung dargestelltes Brennstoffdosierventil 72 bildet. Das Bau­ teil 71 wird von einem schwenkbar gelagerten Hebelarm 73 ge­ tragen, der in einer Hauptkammer 74 angeordnet ist und von einer Feder 76 elastisch gegen die auslenkbare Wand 38 vorgespannt wird. Die Feder 76 spannt dadurch das Bau­ teil 71 in die Ventilschließstellung vor. Die Membrane 38 wirkt als die gemeinsame, bewegliche Wand zwischen der Primär- oder Hauptkammer 74 und der Nebenkammer 37. Mit dem Vergaserkanal 27 des Vergasers 26 und der Hauptkammer 74 steht eine Saugleitung 77 über ein von Hand verstellbares Nadelventil 78 in Verbindung, das zur anfänglichen Einstellung der Brennstoff­ zufuhr zur Verbrennungseinrichtung benutzt werden kann, wobei der Brennstoff verdampft und aus der Saugleitung 77 durch Saugwirkung herausgesaugt wird, welche durch die Luftströmung durch den Vergaserkanal 27 erzeugt wird.

Beim Anlassen, und unter der Annahme, daß der Betätigungs­ schaft 34 die normale oder Offenstellung einnimmt, wird die Luftpumpe 39 mehrmals betätigt. Dadurch wird im Brenn­ stofftank 43 Druck erzeugt, der ausreicht, um anfänglich Brennstoff über die Brennstoffzuleitung 44 zum Vergaser 26 und von dort zum Brennstoffzwischenbehälter 66 im Vergaser 26 zu drücken. Die Luftpumpe 39 fördert über die Startdruckleitung 36 Luft auch zur entgegengesetzten Seite der dosierenden Membrane 38, also zur Nebenkammer 37. Die Bewegung der Membrane 38 öffnet etwas das Brennstoffdosierventil 72, wodurch eine kleine Brennstoffmenge aus dem Brennstoffzwischenbehälter 66 in den Hohlraum des Einlaßventils einströmen kann. Ein weite­ rer von der Luftpumpe 39 erzeugter Luftstrom fließt über die Startluftzuleitung 31a im Bauteil 31 (s. Fig. 1) in den Vergaser­ kanal 27 ein, wobei er durch die Saugleitung 77 hindurch verdampften Brennstoff ansaugt.

Das Gemisch aus Luft und verdampften Brennstoff dringt durch die Löcher 22 in die Verbrennungsvorkammer 19 und in den Brenner 11 ein, in der es durch die Zündein­ richtung 24 entzündet wird. Die sich aus der Brenn­ stoffentzündung ergebende Verpuffung findet in dem Brenner 11 statt und treibt die Gase durch das Abgasrohr 10 aus der Verbrennungseinrichtung hinaus. Der durch das Abgas­ rohr 10 ausströmende Gasstrom erzeugt in der Verbrennungs­ vorkammer 19 einen Unterdruck, der eine Verformung des Bau­ teils 21 des Klappenrückschlagventils hervorruft, wodurch die Löcher 22 freigelegt werden und mehr Luft durch den als Venturirohr wirkenden Vergaserkanal 27 des Vergasers 26 eingesaugt wird. Die den Vergaser 26 durchströmende Luft saugt aus der Saugleitung 77 Brennstoff an, um ein brennbares Gemisch zu erzeugen. Diese nachfolgende Brennstoff-Luft-Ladung wird entzündet, und der Zyklus wiederholt sich verhältnismäßig rasch mit etwa 60 bis 80 Zyklen je Sekunde. Nach der Erst­ zündung werden die nachfolgenden Wiederholungszyklen von der Heizglühwendel 12 in Gang gehalten - die Zündeinrichtung 24 wird nur während der Anlaßperiode eingeschaltet - und die Verbrennungsluft wird durch die Primärluft-Einlaß­ löcher 29 zugeführt.

Nachdem die sich selbstunterhaltende Verbrennung eingesetzt hat, wird die Betätigung der Luftpumpe 39 gestoppt; in der Brennstoffzuleitung 44 und in der Nebenkammer 37 herrschender Überdruck entweicht durch das eine Entlüftungs­ öffnung bildende Rückschlagventil 41 bzw. durch die Entlüf­ tungsöffnung 40 und das Nadelventil 33, 34 wird in die Schließ­ stellung bewegt.

Druckimpulse aus dem Brenner 11 werden dem Ver­ gaser 26 über die Druckfühlleitung 54 zugeführt und betätigen die von der Pumpmembran 58 gebildete Pumpe. Diese Pumpe fördert zusätz­ lichen Brennstoff aus dem Brennstofftank 43 in die Haupt­ kammer 74 des Vergasers 26, wobei der Brennstoffstrom mittels der Stellung der Membrane 38 dosiert wird. Sobald die Brenn­ stoffpumpe gleichmäßig arbeitet, wird die Betätigung der Luftpumpe 39 gestoppt. Der im Brennstofftank 43 herrschen­ de Druck entweicht, wie schon erwähnt, durch eine Entlüftungs­ öffnung im Rückschlagventil 41, und danach wird der Brenn­ stoff dem Vergaser 26 bei drucklosem Brennstofftank 43 zu­ gepumpt.

Beim Anlassen ist das die Insektizidförderleitung 47 steuern­ de Schaltventil 48 geschlossen und bleibt so, bis die Ver­ brennungseinrichtung gleichmäßig arbeitet. Wenn das Schalt­ ventil 48 von Hand geöffnet wird, wird das Insektizid aus dem Vorratsbehälter 46 gedrückt und durch die Abgabeleitung 47 zum Abgas­ rohr 10 gefördert, um von den das Abgasrohr 10 durchströmen­ den Abgasen mitgerissen zu werden. Während des Betriebes der Verbrennungseinrichtung wird der Vorratsbehälter 46 durch Verbrennungsdruckimpulse, welche von der Verbrennungsvor­ kammer 19 her über die Druckbeaufschlagungsleitung 51 übertragen werden, konti­ nuierlich unter Druck gesetzt. Die Entlüftungsöffnung im in die Druckbeaufschlagungsleitung 51 eingebauten Rückschlagventil 52 ermöglicht beim Abschalten der Verbrennungseinrichtung die Aufhebung des im Vorratsbehälter 46 herrschenden Druckes. Die Verbrennung läßt sich durch Betätigen des Betätigungsgliedes 56 stoppen, wo­ bei die Absperrklappe 57 im Vergaserkanal 27 des Vergasers 26 ver­ stellt und dadurch der Brennstoff- und Luftzustrom zur Ver­ brennungsvorkammer 19 unterbrochen wird. Die linke Seite des in Fig. 2 dargestellten Vergasers 26 kann insgesamt als eine Brennstoffsteuervorrichtung betrachtet werden, wobei die Nebenkammer 27 und die Startdruckleitung 36 eine Anlaßvorrichtung bilden.

Aus der verhältnismäßig niedrigen Massenträgheit der die Brennstoffsteuervorrichtung bildenden Bauteile ergibt sich ein rasches Ansprechen der Brennstoff-Fördergeschwindig­ keit auf eine Änderung des Luftstromes durch den Vergaserkanal 27 des Vergasers 26. Ein Unterdrucksetzen des Brennstofftanks 43 im Betrieb des Zerstäubers ist nicht notwendig, und der Ver­ gaser 26 wird mit Brennstoff gleichmäßig versorgt.

Claims (5)

1. Pulsierender Zerstäuber, bestehend aus

• - einem mit pulsierender Verbrennung arbeitenden Brenner (11) mit einer Verbrennungsvorkammer (19), einer Zündeinrichtung (24) und einem Abgasrohr (10),
• - einem Vergaser (26) mit einem Vergaserkanal (27), der über ein Einlaßventil (17) mit Rückschlagklappe (21) an die Verbren­ nungsvorkammer (19) angeschlossen ist, eine Verbrennungsluft­ zuleitung (28, 29) aufweist und mit einem Brennstoffdosier­ ventil (72) versehen ist, das über eine Brennstoffzuleitung (44) an einen Brennstofftank (43) angeschlossen ist,
• - einer Starteinrichtung mit einer Luftpumpe (39), die über eine Startluftzuleitung (53, 31a) an den Vergaserkanal (27) und über eine Druckbeaufschlagungsleitung (42) an den Brennstoff­ tank (43) angeschlossen ist, und
• - einem Vorratsbehälter (46) für die zu zerstäubende Flüssig­ keit, der eine im Abgasrohr (10) mündende Abgabeleitung (47) aufweist und mit einer Druckbeaufschlagungsleitung (51) an die Verbrennungsvorkammer (19) angeschlossen ist,

gekennzeichnet durch

• - eine dem Brennstoffdosierventil (72) nachfolgende Hauptkammer (74), die über eine Saugleitung (77) mit einer von der Verbren­ nungsluft überströmten Saugöffnung im Vergaserkanal (27) mündet,
• - eine Nebenkammer (37), die von der Hauptkammer (74) durch eine kammerdruckabhängig auslenkbare Wand (38) getrennt ist und über eine Startdruckleitung (36) an die Luftpumpe (39) ange­ schlossen ist, und
• - ein dem Brennstoffdosierventil zugeordnetes Betätigungsglied (73), auf das die auslenkbare Wand (38) bei einem Druckanstieg in der Nebenkammer (37) und/oder einem Druckabfall in der Hauptkammer (74) im Öffnungssinn einwirkt.

2. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Nadelventil ausgebildete Brennstoffdosierventil (72) durch eine Feder (76) in seine Schließstellung vorgespannt ist.

3. Zerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (73) ein verschwenkbarer Hebelarm ist, an dem die als Membran ausgebildete auslenkbare Wand (38) und die Feder (76) einander entgegenwirkend angreifen.

4. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffzulei­ tung (44) eine Brennstoffpumpe (58 bis 62) mit einer Pumpkammer (61) zugeordnet ist, die saugseitig an den Brennstofftank (43) und druckseitig an das Brennstoffdosierventil (72) angeschlos­ sen und durch eine Pumpmembran (58) von einer Druckimpulskammer (68) getrennt ist, die über eine Druckfühlleitung (54) mit der Verbrennungsvorkammer (19) in Verbindung steht.