DE3320469A1

DE3320469A1 - Vorrichtung zur verteilung einer zweiphasenstroemung

Info

Publication number: DE3320469A1
Application number: DE3320469A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr.-Ing. 3180 Wolfsburg Emmenthal; Joachim 3300 Braunschweig Neumann; Detlef Pickert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1984-12-13
Also published as: JPS6010879U; DE3320469C2; US4557874A

Description

VOLKS WA GEN W ERS ^33204b9

AKTIENGESELLSCHAFT

3180 Wolfsburg
_ 4 _

Unsere Zeichen: K 3445
1

"Vorrichtung zur Verteilung einer Zweiphasenströmung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Torrichtung zur Verteilung einer Zweiphasenströmung, insbesondere eines Kraftstoff-Luft-Gemisches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung dieser Bauart ist beispielsweise aus der DE-OS 31 23 261 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist bereits ein scheibenförmiger Verteilungsraum vorgesehen, dessen Querschnitt so bemessen sein soll, daß die Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Gemisches beim Eintritt in den Verteilungsraum genau so hoch wie · in der Zuströmleitung ist. Dies soll eine Entmischung der beiden Komponenten verhindern und so eine gleichmäßige Zusammensetzung des durch die Abströmleitungen abgeführten Gemisches sichern Bei dieser bekannten Vorrichtung, die insbesondere bei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zum Einsatz kommt, bei denen eine zentrale' Zumessung des Kraftstoffes in einen den Zylindern bzw. den Ansaugrohren der Brennkraftmaschine zuzuführenden Trägerluftstrom erfolgt, ist wenigstens eine der den Verteilungsraum begrenzenden stirnseitigen Flächen in einer Ausnehmung des einen Gehäuseteils angebracht, um so eine eindeutige seitliche Begrenzung des Verteilungsraums sicherzustellen. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß der die planparallele Begrenzung des Verteilungsraums bildende Boden der Ausnehmung nicht mit ausreichender Oberflächengüte gefertigt werden

verstand.

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kann, insbesondere nicht geschliffen werden kann, so daß durch Oberflächenfehler bedingte Fehler bei der gleichmäßigen Verteilung der beiden Phasen der Zweiphasenströmung auftreten. .

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Yerteilungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe die geschilderten Nachteile vermieden werden und bei der insbesondere die den Verteilungsraum begrenzenden Flächen mit höchster Oberflächengüte gefertigt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Dadurch, daß der Verteilungsraum einfach zwischen ebenen Stirnflächen- dar Gehäuseteile gebildet ist,die stumpf und allein unter Zwischenfügung von die Höhe des Verteilungsraums bestimmenden ringförmigen Unterlegscheiben gegeneinander verschraubt werden, ergibt sich die Möglichkeit, diese Stirnflächen, da sie als ebene Abschlußflächen der Gehäuseteile ausgeführt sin.d, mit höchster Oberflächengüte zu bearbeiten, beispielsweise also auch zu schleifen. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in ■Unteransprüchen angegeben, die im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verteilvorrichtung,

Figur 2 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Verteilvorrichtung mit äex Befestigung für die Schlauchleitungen,

Figur 3 ebenfalls in vergrößertem Maßstab eine Darstellung des unterhalb der Einspritzdüse angeordneten Rückschlagventils und

Figur 4 das zweite Gehäuseteil der Verteilvorrichtung in einer alternativen Ausführung.

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In der Zeichnung sind jeweils die gleichen oder vergleichbaren Bauteile mit den gleichen, gegebenenfalls mit einem Strich versehenen Bezugszeichen angegeben worden. So ist die Verteilvorrichtung insgsamt mit 1, ein erstes Gehäuseteil der Verteilvorrichtung mit 2 und ein zweites Gehäuseteil mit 3 bezeichnet. 4 stellt eine eine Einspritzdüse 5 aufweisende Einspritzvorrichtung dar, die eine aus einem Kraftstoff bestehende flüssige Phase in eine aus Luft bestehende gasförmige Phase einspritzt, so daß ein Zweiphasengemisch entsteht, das von der Verteilvorrichtung 1 gleichmäßig auf mehrere Abgänge verteilt werden soll.

Die Zuströmleitung für dieses Zweiphasengemisch ist in der Zeichnung mit 6 bezeichnet und in dem ersten Gehäuseteil 2 zentral angeordnet, während mehrere, in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. vier Abströmleitungen 12 symmetrisch zu der Zuströmleitung 6 in dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet sind. Zwischen der Zuströmleitung 6 und (fen Abströmleitungen 12 ist ein scheibenförmiger Verteilraum 7 vorgesehen, der durch die ebenen Stirnflächen der beiden Gehäuseteile 2 und 3 begrenzt wird und dessen Höhe durch eine oder mehrere beim Zusammenschrauben der beiden Gehäuseteile 2 und 3 mittels Schrauben 11 verwendete Unterlegscheiben 8 bestimmt wird.

Mit 9 ist eine in der Trennebene eingefügte Ringdichtung bezeichnet, die den Verteilraum 7 nach außen abdichtet, während 10 eine im Bereich der Einmündung der Zuströmleitung 6 in den Verteilraum angeordnete zylindrische Ausnehmung angibt, die Schwierigkeiten bei der Fertigung eines sauberen Übergangs von der im Durchmesser relativ kleinen Zuströmleitung auf den im Durchmesser sehr viel größeren, jedoch in der Höhe begrenzten Verteilraum 7 vermeiden soll.

19 stellt einen zur Zentrierung der beiden Gehäuseteile 2, 3 zueinander vorgesehenen Zentrierring dar, der mit jeweils zylindrischen Ausdrehungen 20a und 20b am Außenumfang der beiden Gehäuseteile, zusammenwirkt. Anstelle eines solchen Zentrierringes könnten auch mehrere Fixierstifte vorgesehen sein, die dann jeweils in Bohrungen der beiden Gehäuseteile eingreifen.

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Zur Portleitung der auf die einzelnen Abführungsleitungen aufgeteilten Zweiphasenströmung sind Schlauchleitungen 13 vorgesehen, die in Bohrungen I4 des zweiten Gehäuseteils 3 kraft- und formschlüssig gehalten sind. Dazu können, wie beispielhaft aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, in Gewindebohrungen 14b des zweiten Gehäuseteils 3 einschraubbare Überwurfschrauben 17 vorgesehen sein, die jeweils über einen Druckring 16 einen O-Ring I5 axial beaufschlagen, so daß dieser verformt wird und dabei sowohl durch Reibschluß als auch durch formschlüssigen Eingriff die Schlauchleitung 13 in der Bohrung I4 <les zweiten Gehäuseteils 3 festlegt. Dabei wird der O-Ring I5 zwischen einer stirnseitigen Ausnehmung des Druckrings 16, einer Übergangskontur 4I aer Gehäusebohrung I4 und einer am äußeren Umfang der Schlauchleitung vorgesehenen Ring- _t. nut 18 zusammengedrückt .Dabei ist die im Querschnitt kreisbogenförmige Ringnut 18 gegenüber den gehäusefesten Ausnehmungen 40» 41 axial etwas zurückgesetzt, so daß bei der Zusanmenpressung des O-Ringes I5 auf die Schlauchleitung I3 eine Axialkraft ausgeübt wird, die diese axial gegen den Bohrungsgrund 14a drückt. Auf diese Weise wird ein strömungsmäßig günstiger Übergang der Zweiphasenströmung von der gehäusefesten Abströmleitung 12 zu der Schlauchleitung 13 mit ihrem inneren, mit 13a bezeichneten Strömungsquerschnitt sichergestellt. Die hier gezeigte Halterung der Schlauchleitung I3 in dem zweiten Gehäuseteil 3 mit Hilfe des axial zusammengepreßten O-Ringes 15» der formschlüssig in die Ringnut 18 eingreift, gewährleistet im übrigen, daß keine Beeinträchtigung des Strömungsquerschnittes 13a der Schlauchleitung entsteht.

In der Figur 4 ist eine andere Möglichkeit zur Halterung der Schlauchleitung 13 in dem zweiten Gehäuseteil 3 angedeutet, wobei anstelle der den O-Ring I5 axial beaufschlagenden Überwurfschrauben I7 ein Gehäusedeckel 50 verwendet wird, der zusammen mit dem zweiten Gehäuseteil 3¹ an dem ersten Gehäuseteil 2 mittels der Schrauben 11' befestigt wird und hierbei den O-Ring I5¹ in einer Ausnehmung 51 des zweiten Gehäuseteils 3' zusammendrückt. Auch hier ist wiederum an der Schlauchleitung I3 eine kreisbogenförmige, gegenüber der Ausnehmung 51 axial versetzte Ringnut 18 vorgesehen, in die der O-Ring formschlüssig eingreift und über die eine Axialkraft auf die Schlauchleitung 13 zur Anlage an den Bohrungsabsatz 14a ausgeübt wird.

In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 22 eine zylindrische Bohrung in dem ersten Gehäuseteil 2 bezeichnet, in die die Einspritzdüse 5 <ier Einspritzvorrichtung 4 hineinragt. Dabei ist die Einspritzvorrichtung mit Hilfe eines Federdrahtbügels 30 an dem ersten Gehäuseteil 2 lösbar befestigt, wobei dieser Federdrahtbügel 30 zwei Enden 31 aufweist, die in diametral gegenüberliegenden Bohrungen 32 am äußeren Mantel des ersten Gehäuseteils 2 eingreifen. Ein mittlerer, etwa halbkreisförmiger Bogen dieses Federdrahtbügeis 30 liegt auf einem umlaufenden Steg 29 der Einspritzvorrichtung 4 an und drückt durch die Federkraft des Federdrahtbügels 30 die Einspritzvorrichtung axial gegen das erste Gehäuseteil 2. Dabei kommt ein ringförmiger Bund 23 der Einspritzvorrichtung 4 zur Anlage auf einer inneren Gehäusestirnfläche 25, wodurch die axiale Lage der Einspritzdüse 5 in dem Gehäuseteil festgelegt wird. Fach außen wird die die Einspritzdüse aufnehmende Bohrung 22 durch eine Ringdichtung 24 abgedichtet. Im unteren Bereich der Einspritzdüse 5 weist deren Außendurchmesser 21 gegenüber der Bohrung 22 einen Abstand auf, so daß ein ringförmiger Durchtrittsraum 49a für die über eine radiale Bohrung 27 in eine Ringnut 28 zugeführte gasförmige Phase geschaffen wird. Mit 26 ist eine Gewindebohrung zur Befestigung einer die gasförmige Phase zuführenden Anschlußleitung angegeben.

Zwischen der Einspritzdüse 5 und der Zuströmleitung 6 zu dem Yerteilraum 7 ist noch, wie insbesondere aus der Figur 3 naher ersichtlich ist, ein Rückschlagventil in Form einer ringförmigen Platte 47 vorgesehen. Diese ringförmige Platte 47 deren Innenbohrung größer als die■Austrittsöffnung der Einspritzdüse 5 bemessen sein muß, wird in einer zylindrischen Ausnehmung 46 eines in der Gehäusebohrung 22 gehaltenen Einsatzringes 45 geführt und soll Rückströmungen insbesondere der flüssigen Phase in den Ringraum 49a zwischen dem Außenmantel 21 der Einspritzdüse 5 und der Bohrung 22 verhindern. Dies erfolgt dadurch, daß diese Ringplatte 47» die normalerweise in der mit ausgezogenen Linien angedeuteten Stellung bleibt, in der sie am Boden 22a der Bohrung 22 aufliegt, bei einer Rückströmung selbsttätig zur Anlage an der Stirnfläche 21a der Einspritz-

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düse 5 gedruckt wird. In dieser mit unterbrochenen Linien in der Figur 3 eingezeichneten Stellung versperrt die Ringplatte 47 den Zutritt zu dem die kegelförmige Spitze der Einspritzdüse 5 umgebenden Ringraum 49b,der mit dem Ringraum 49a in Verbindung steht. Auf diese Weise wird ein Rückströmen der flüssigen Phase und ein damit etwa auftretendes Abmagern der Kraftstoff-Luft-Mischung vermieden.

TTm den in &r Figur 1 der Zeichnung mit 35 angedeuteten Magneten der Einspritzvorrichtung 4» &^er während des Betriebs der Einspritzvorrichtung stark belastet und damit erwärmt wird, kühlen zu können, ist bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform im Bereich dieses Magneten 35 in dem ersten Gehäuseteil 2 ein zylindrischer Gehäuseraum 36 vorgesehen, der nach außen.über eine Ringdichtung abgedichtet ist. Diesem Ringraum 36 kann über eine Zuführungsleitung 38 ein Kühlmittel, in dem hier gezeigten Beispiel vorzugsweise der von der Einspritzvorrichtung 4 nicht benötigte überschüssige Kraftstoff, zugeführt werden, das über eine zweite Leitung 39 dann anschließend aus dem Ringraum 36 wieder abgeführt wird. Auf diese Weise wird die von der Einspritzvorrichtung nicht benötigte flüssige Phase, hier also der dem Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht zugemischte Kraftstoff, vor ihrer Rückführung in den Vorratsbehälter zur Kühlung des Elektromagneten 35 der Einspritzvorrichtung 4 verwendet, so daß die Einspritzvorrichtung auch bei starker Belastung beanstandungsfrei arbeiten kann.

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- Leerseite

Claims

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V O L K S W A G E N V/ E R K

AKTIENGESELLSCHAFT

3180 Wolfsburg

Unsere Zeichen: K 3445

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ANSPRUCHE

M ·) Vorrichtung zur Verteilung einer über eine Zuströmleitung zugeführten, eine flüssige und eine gasförmige Komponente enthaltenden Zweiphasenströmung, insbesondere eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, in gleichmäßigen Anteilen auf mehrere Abströmleitungen, wobei die in einem Gehäuseteil angeordnete Zuströmleitung und die symmetrisch zur Zuströmleitung in einem zweiten Gehäuseteil angeordneten Abströmleitungen über einen zwischen einander zugeordneten planparallelen stirnseitigen Flächen der Gehäuseteile eingeschlossenen, scheibenförmigen Verteilungsraum miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilungsraum (7) zwischen den ebenen Stirnflächen der Gehäuseteile (2, 3) gebildet ist, wobei die Höhe des Verteilungsraums durch im Randbereich angeordnete, ringförmige Unterlegscheiben (8) bestimmt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmleitungen (12, 13) zumindest teilweise durch in Bohrungen (14) des zweiten Gehäuseteils (3) gehaltene Schlauchleitungen (13) gebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

Schlauchleitungen (13) durch Befestigungsmittel (I5 bis 17) in der Weise in den Bohrungen (14) des zweiten Gehäuseteils (3) gehalten sind, daß sie durch eine von den Befestigungsmitteln

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ausgeübte Axialkraft gegen einen Bohrungsabsatz (I4a) gedruckt werden.
4· Vorrichtung·nach· Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel jeweils einen die Schlauchleitungen (I3) umgebenden, elastisch verformbaren Dichtring (I5) aufweisen, der zwischen der Schlauchleitung und einer in dem Gehäuseteil (j) angeordneten Ausnehmung (40, 41) axial zusammengepreßt ist.
5. "Vorrichtung nach Anspruch'4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitungen (13) jeweils eine umlaufende Ringnut (18) am Mantel aufweisen, in die der Dichtring (I5) bei seiner Zusammenpressung eingreift.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut. (18) geringfügig axial gegenüber der in dem Gehäuseteil (3) vorgesehenen, den Dichtring aufnehmenden Ausnehmung (40, 41) versetzt ist derart, daß durch den in die Ringnut eingreifenden, zusammengepreßten Dichtring eine die Schlauchleitung (13) ständig gegen den Bohrungsabsatz (14a) drückende Axialkraft ausgeübt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Zuströmleitung (6) aufnehmenden ersten Gehäuseteil (2) stromab einer die flüssige Phase zuführenden " Einspritzdüse (5) ein Rückschlagventil (47) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil als axial frei beweglich gehaltene dünne Ringplatte (47) ausgebildet ist, die bei einer Rückströmung zur Anlage an der Stirnfläche der Einspritzdüse kommt, wobei sie die Zuführöffnung (49) der gasförmigen Phase verschließt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die flüssige Phase zuführende Einspritzvorrichtung (4, 5) an dem ersten Gehäuseteil (2) mittels eines Pederdrahtbügels (30) lösbar gehalten ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 91 dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (2) einen zumindest den Elektromagneten (35) der die flüssige Phase zuführenden Einspritzvorrichtung (4) umgebenden Raum (36) aufweist, der von der in einen Vorratsbehälter zurückfließenden, von der Einspritzdüse nicht benötigten Menge der flüssigen Phase durchströmt ist.