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Verfahren und Vorrichtung zum Zerstäuben von Brennstoff, insbesondere
von Schwerölen. Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerstäuben von
Brennstoff, insbesondere von schweren Ölen für Verbrennungsmotore und für andere
Verbrennungszwecke. Die Erfindung besteht darin, daß zwei Einzelstrahlen reinen
Brennstoffes so gegeneinandergeführt werden, daß ihre Achsen sich decken und daß
sie schlagartig mit großer Energie gegeneinander geschleudert werden. Durch den
Aufeinanderprall wird
die den Strahlen innewohnende Strömungsenergie
in Arbeit und diese teils in Wärme umgesetzt, so daß der Brennstoff zum Teil in
Dampf, zum andern Teil in feinsten Nebel übergeführt wird. Der hierbei entstehende
Brennstoffschleier, dessen Entzündung in irgendeiner bekannten Weise erfolgen kann,
ist so beschaffen, daß eine sofortige und gleichmäßige Verbrennung gesichert ist.
Es sind sehr zahlreiche Versuche bekannt, die das gleiche Ziel zu erreichen suchen.
So ist es an sich bekannt geworden, den Brennstoff aus Düsen mit scharfen Kanten
unter außer ordentlich hohem Druck auszuspritzen, wodurch ebenfalls Zerstäubung
eintritt. Es ist ferner bekannt geworden, zwei Brennstoffdüsen einander gegenüber
zu stellen und die Brennstoffstrahlen in der Weise gegeneinander zu schleudern,
daß die Achsen der Strahlen sich decken, wobei aber dem Brennstoff Luft beigemischt
ist, so daß zwei Strahlen aus Brennstoffluftgemisch aufeinandertreffen. Es ist ferner
bekannt geworden, Strahlen reinen Brennstoffes an gegenüberliegenden Stellen der
Zylinder bzw. des Verbrennungsraumes gegeneinander zu schleudern, aber in der Weise,
daß der Gesamtraum, zwischen den Düsen liegt, und daß der ausgeschleuderte Brennstoff
in der Mitte des Raumes sich trifft. Es ist ferner bekannt j geworden, Brennstoffdüsen
so zu konstruieren, daß der Brennstoff unter hohem Druck durch einen ringförmigen
Kanal zugeführt und in einen scheibenförmigen Kanal umgeleitet wird, so daß der
Brennstoff von der i Peripherie her nach der Mitte zu geleitet wird. Bei allen diesen
bekannten Vorrichtungen ist es aber nicht möglich, eineschlagartige Wirkung des
mit großer Energie ausgeschleuderten Brennstoffes in Gestalt von Einzelstrahlen
zu erreichen. Infolgedessen ist es auch bisher nicht möglich gewesen, die den ausgeschleuderten
Strahlen innewohnende lebendige Energie zur restlosen Zerstäubung und Verdampfung
des Brennstoffes auszunutzen.
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Auf der Zeichnung ist das Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung an der Hand von zwei Ausführungen veranschaulicht,
und zwar zeigt Abb. I einen Schnitt durch einen Vergaser mit einer außerhalb des
Zylinders liegenden gesteuerten Einspritzdüse und der hinteren Ansicht einer liegenden
Gemischmaschine, Abb.2 eine Ansicht des zugehörigen Steuernockens, Abb.3 einen Schnitt
durch die Gemischdrossel, Abb. 4 einen Schnitt durch eine innerhalb des Zylinders
liegende Einspritzdüse und der j hinteren Ansicht eines liegenden Gleichdruckmotors,
Abb. 5 eine Ansicht der Steuernocken, Abb. 6 einen Schnitt durch die Einspritzdüse
in vergrößertem Maßstabe.
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In der folgenden Beschreibung soll das Treiböl stets abgekürzt mit
Öl bezeichnet werden.
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Abb. I, 2 und 3.
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Aus dem Ölgefäß r, welches von einem nicht gezeichneten ölbehälter
durch Rohr 2 mit Öl gespeist wird und mit Schwimmer 3 versehen ist, wird das Öl
von der Pumpe 4, die vom Motor angetrieben ist, durch Rohr 5 nach dem Preßbehälter
6 gedrückt. Mit 7 ist ein Überlaufrohr bezeichnet, welches das C51 beim höchsten
Stand im Preßbehälter wieder nach dem Ölgefäß i zurückleitet. Durch Rohr 8 gelangt
das Öl nach dem Heizkörper 9, der in die Abgasleitung io eingebaut ist. Das Rohr
8 mündet in die Düsenkammer 12. Die Brennstoffnadel 14 der Düse 16 wird von dem
Hebel ig, der um den Zapfen 21 schwingt, betätigt.
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Am freien Ende des Hebels i9 ist die Rolle 23 angeordnet, die
über dem Steuernocken 24 hinweggleitet. Der keilförmige Steuernocken 24 erhält eine
Abschrägung 25 und ist durch den Regler 26 mit Gestänge 27, 28, 29 und 30 auf der
Steuerwelle 31 verschiebbar, um j e nach der Belastung des Motors die Brennstoffzufuhr
zu regeln. Das in der Düsenkammer 12 befindliche Öl steht unter dem im Preßbehälter
6 vom Gewicht 32 bestimmten Druck. Beim Anhub der Brennstoffnadel 14, deren Hub
und Dauer des Hubes von--dem Steuernocken 24 bestimmt wird, entstehen feine Ölstrahlen,
die infolge der Steuerwirkung schlagartig aufeinanderprallen, wobei die Strömungsenergie
in Arbeit umgewandelt wird und die Ölstrahlen in Ölnebel zerstäubt und zum Teil
verdampft werden. Die nicht zerstäubten Ölteilchen sammeln sich in der unteren Ausbuchtung
33 des Mischraumes 43 an und werden durch Rohr 34 dem Ölbehälter i wieder zugeführt.
Im Luftansaugerohr 35 ist die Drossel 36 eingebaut, die ebenfalls durch den Regler
26 durch Gestänge 37, 38 und 39 betätigt wird. Es wird demnach gleichzeitig mit
einer durch den Gang des Motors bestimmten Ölmenge auch eine bestimmte Luftmenge
eingeführt, um ein gleichartiges Luftölgemisch zu erhalten. Durch den Handhebel
40 mit Kupplung 41 für Hebel 39 ist die Drossel unabhängig vom Regler 26 von Hand
zu betätigen, wenn bei veränderlichem Luftdruck die zugeführte Luftmenge geändert
werden muß. Die Skala 42. zeigt die Stellung der Drossel an.. Das Ö1-luftgemisch
gelangt aus der Mischkammer 43 durch das Saugventil 44 in die Verbrennungs-.
kammer
des Motorzylinders und wird durch elektrische Zündung oder durch entsprechend hohe
Kompression zur Verbrennung gebracht und wirkt arbeitleistend auf den Motorkolben.
Die Abgase werden durch Ventil 45 und Abgasrohr Io ausgestoßen und dienen zur Erwärmung
des im Heizkörper 9 befindlichen Öles. Der Kurbelantrieb und sonstige Einzelheiten
des Motors sind, da allgemeinverständlich, nicht gezeichnet. Bei Automobil-, Flugzeug-
und Luftschiffmotoren fällt der Regler 26 fort und die Reglung der Brennstoffzufuhr
wird durch Verstellen der Steuernocke 24 von Hand bewirkt. Bei Inbetriebsetzung
wird mittels einer Handpumpe durch Rohr 46 dem Preßbehälter 6 das Ö1 zugeführt.
Das Rohr 5 wird durch das Rückschlagventil47 geschlossen. Das Anlassen des Motors
erfolgt in bekannter Art durch eine Andrehvorrichtung oder mit Preßluft. Der Arbeitsgang
des Motors erfolgt in bekannter Art im Viertakt oder im Zweitakt.
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In Abb. 4 und 5 ist die beispielsweise Anordnung einer gemäß der Erfindung
gebauten Einspritzdüse im Verbrennungsraum eines Gleichdruckmotors ohne Einblaseltuft
dargestellt.
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Von einer nicht gezeichneten Brennstoffpumpe wird Öl durch Rohr 8
nach dem Druckverstärker 48 gepumpt und durch das Rohr 8 nach der Düsenkammer I2
geleitet. Die Betätigung der Brennstoffnadel I4 durch den Regler 26 und Steuernocken
24 erfolgt genau so wie bei Abb. I und 2 beschrieben. Die wesentliche Änderung hierbei
ist die Einschaltung des Druckverstärkers 48 in die Ölleitung. Beim Beginn des Anhubes
der Brennstoffnadel I4 oder kurz vor Anhub derselben wird der Verdränger 49 schlagartig
in die Ölkammer des Druckverstärkers 48 gestoßen. Die Betätigung des Verdrängers
49 erfolgt durch die Feder 5o und den Hebel 54 an dessen Ende die Rolle 52 angeordnet
ist, die über die keilförmige Nockenscheibe 54 gleitet, die verschiebbar auf der
Steuerwelle 3I sitzt und mit dem Steuernocken 24 verbunden ist, so daß bei Einwirkung
des Reglers 26 auf den Steuernocken 54 auch der Hub des Verdrängers 49 geändert
wird. Das in der Düsenkammer I2 befindliche Öl wird daher kurz vor und während des
Anhubes der Brennstotnadel I4 unter hohen Druck gesetzt und es wird dadurch eine
vollkommene feinste Zerstäubung der aufeinanderprallenden Ölstrahlen im Verbrennungsraum
45 des Motorzylinders erreicht. Das Rückschlagventil 55 verhindert eine Einwirkung
des Druckes aus dem Druckverstärker 48 nach der Brennstoffpumpe bzw. nach dem dazwischen
geschalteten Preßbehälter, der in Abb. r gezeigt ist. Es ist demnach nicht erforderlich,
daß die Brennstoffpumpe den für die Zerstäubung erforderlichen Druck, der höher
als die Kompression ist, überwindet. Das Ansaugen der Frischluft beim Hingange des
Motorkolbens erfolgt durch Ansaugerohr 35 mit Saugventil 44, der Ausstoß der- verbrannten
Gase durch Druckventil 43 und Abgasrohr io. Der Arbeitsgang des Motors erfolgt in
bekannter Art dadurch, daß nach erfolgter Kompression der Frischluft der Brennstoff
- eingeführt wird, der sich in feinster Zerstäubung an der heißen Luft entzündet.
Der Arbeitsgang des Motors erfolgt im Viertakt oder im Zweitakt. Der Kurbelantrieb
und andere Teile des Motors sind auch hier in der Zeichnung fortgelassen.
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Abb. 6 zeigt die Anordnung der Einspritzdüse 16 im Verbrennungsraum
45 des Motorzylinders- im vergrößerten Maßstabe. .Das durch Rohr 8 in die Düsenkammer
z2 eingepumpte Öl wird beim Anhub der Brennstoffnadel 14 schlagartig durch die Kanäle
56 und 57 gepreßt. Die an den Mündungen 58 und 59 der Kanäle 56 und 57 austretenden
Ölstrahlen prallen aufeinander und werden zu feinem Ölnebel zerstäubt.
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Das, Verfahren ist selbstverständlich nicht an eine Vorrichtung mit
einer Düse gebunden, wie in den beiden dargestellten Ausführungsformen, sondern
es kann ebensogut durch zwei getrennte, einander gegenüberliegende, gesteuerte Düsen
ausgeübt werden.