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Turbinengebläse für Zerstäubung und Förderung von Vergasergemischen.
Es sind Flügelräder zur Zerstäubung des vom Vergaser bereiteten Gemisches bekannt
geworden, die in die Gemischsaugleitung von Verbrennungsmaschinen eingeschaltet
werden und deren Wirkung darauf beruht, daß der Gemischstrom die Flügelräder in
schnelle Umdrehung versetzt, wodurch eine besonders wirksame Zerstäubung und Mischung
der Brennstoffteilchen mit der Luft ermöglicht werden soll.
Die
Verwendung des Gemischstromes in der Saugleitung als Treibmittel für das Turbinenrad
hat aber den Nachteil, daß der Widerstand des umlaufenden Rades die Geschwindigkeit
der Strömung hemmt, so daß Füllung und Leistung des Motors beeinträchtigt wird,
besonders, wenn die Flügel sehr schnell umlaufen, was für eine wirksame Zerstäubung
unerläßlich ist. Sind anderseits die Flügel so ausgebildet, daß sie nur verhältnismäßig
langsam drehen, so wird wohl der Saugstrom nicht wesentlich gehemmt, aber es tritt
auch keine Zerstäuberwirkung ein. derartige Einrichtungen erfüllen daher ihren Zweck
nur mangelhaft.
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Es sind ferner Flügelräder bekannt geworden, die mittels Abgasturbinen
angetrieben werden, wobei die Flügelräder das Gemisch nach den Zylindern fördern,
während die Arbeitsgase ins Freie entweichen. Einrichtungen dieser Art führen zu
sehr kostspieligen, verwickelten Anordnungen und bieten außerdem infolge Ausschleuderung
von Brennstoffteilchen aus dem Gemisch durch die Fliehkraftwirkung noch ganz besondere
Schwierigkeiten.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden nun die Nachteile -der beiden
erwähnten Flügelradanordnungen dadurch vermieden, daß turbinenähnlich ausgebildete
Gebläseschaufelräder zur Verwendung gelangen, die an ihrem äußeren turbinenähnlichen
Teil durch besondere Treibdüsen mit besonderen Gasströmen beaufschlagt und in sehr
rasche Umdrehungen versetzt werden, während der gebläseähnlich wirkende Teil der
Schaufelräder den Gemisch strom nicht hemmt, sondern .entsprechend der Gebläsewirkung
fördert. Das besondere Treibmittel wird bei dem vorliegenden Turbinengebläse dem
Gemischstrom nach erfolgter Arbeitsabgabe an die Turbinenschaufeln beigemischt und
zugleich zur Zerstäubung von Brennstoffteilchen verwendet, die durch Ausschleuderung
der zerstäubenden Wirkung des Flügelrades entzogen worden sind.
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Das gasförmige Treibmittel zum Antrieb des Turbinenteils wird hierbei
entweder unmittelbar aus den Zylindern des Motors durch besondere Anschlußstutzen
entnommen und der Treibdüse oder einer Gruppe von solchen zugeführt, oder es werden
Auspuffgase aus dem Auspuffrohr des Motors als Treibmittel für das Turbinengebläse
verwendet, oder es wird eine zusätzliche Luftmenge von atmosphärischem oder höherem
Druck unter Ausnutzung des Unterdruckes in der Saugleitung den Treibdüsen zugeführt,
und zwar unter Verwendung von durch Hand regelbarer oder selbsttätiger Luftzuführungsorgane.
Die angeführten Treibmittel können für sich allein oder zu gleicher Zeit oder durch
be-ond°re Schaltorgane beliebiger Art nacheinander auf die Treibdüsen geleitet werden.
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In den Abb. i bis 5 sind Einrichtungen gemäß der Erfindung wiedergegeben.
Abb. i stellt eine allgemeine Anordnung des Turbinengebläses schematisch dar mit
Treibmittelzuführungs- und Regelorganen im Längsschnitt. Abb. a zeigt Rad und Gehäuse
des Turbinengebläses nebst Düsen im Querschnitt. Abb.3 zeigt Schnitte durch die
Flügel des Rades. Die Abb. q. und 5 stellen ein Ausführungsbeispiel in zwei zueinander
senkrechten Schnitten dar.
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Das Flügelrad a (Abb. i) wird in die Gemischsaugleitung zwischen Vergaser
und Motor eingebaut. Die äußeren Flügelenden b des Rades (Abb. z und 3) sind ähnlich
wie Turbinenschaufeln ausgebildet und werden durch die Treibdüsen cl, c, und c3
beaufschlagt. Der mittlere Teil d der Flügel ist beispielsweise als Achsialgebläse
ausgebildet. Es steht natürlich nichts im Wege, die Gebläseflügel mit einem besonderen
Turbinenkranz zu versehen und das Gebläse etwa als Radialgebläse auszuführen. Auch
können mehrere derartige Systeme hintereinandergeschaltet werden. Das Flügelrad
gibt bei genügend großer, durch die Treibdüsen erzeugter Umfangskraft Arbeit an
den Gemischstrom im Saugrohr ab, so daß eine gewisse, die Strömung unterstützende
Förderwirkung eintritt. Etwaige durch die Fliehkraftwirkung der Flügel nach außengeschleuderte
Brennstoffteilchen werden, wie aus den Abb. 2 und 3 ersichtlich, von den aus den
Düsen tretenden Treibmittelstrahlen in deren Strömungsrichtung mitgerissen, mit
großer Geschwindigkeit wieder gegen das Flügelrad geschleudert und dort vollkommen
zerstäubt.
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Die Treibdüse cl in Abb. i erhält das Treibmittel durch ein Rohr e
aus einem Entnahmestutzen f, der an einem Motorzylinder angeschlossen wird. Der
Stutzen f besitzt eine enge Drosselöffnung, durch welche eine kleine Gemischmenge
aus dem Zylinder während des Verdichtungshubes in die kammerartige Erweiterung ä1
des Entnahmestutzens strömt. Im Augenblick der Zündung wird der Kammerinhalt durch
die Stichflamme aus dem Zylinder entzündet, und die Verbrennungsgase gelangen durch
die Treibdüse auf das Flügelrad. Eine zweite Treibdüse c.> ist mit dem Auspuffstutzen
h des Motors verbunden und führt Auspuffgase als Treibmittel dem Turbinenrad zu,
während eine dritte Treibdüse e3
aus einem Luftzuführungs- und Regelorgan
i Luft als Treibmittel dem Turbinenrad zuführt. Das Luftregelergan i (Abb. i) kann
als von Hand einstellbares Drosselventil @k ausgebildet werden. Es ist jedoch zweckmäßig,
ein besonderes, selbsttätiges Luftabsperrorgan L vorzuschalten, derart, daß das
Absperrorgan
beim Leerlauf des Motors, also bei fast geschlossener Vergaserdrosselklappe, die
Luftzufuhr, unabhängig von der jeweiligen Einstellung des Regelorgans k, absperrt.
Dies geschieht dadurch, daß das Absperrorgan L entgegen dem Druck einer Feder
m
durch den beim Schließen der Drosselklappe auftretenden hohen Unterdruck
die Zuflußöffnungen it der Luft zum Regelorgan k absperrt. Beim öffnen der
Drosselklappe tritt der umgekehrte Vorgang ein.
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Statt der gleichzeitigen Einwirkung der verschiedenen Treibmittel
auf das Zerstäuberrad können auch die verschiednen Treibmittel in beliebiger Reihenfolge
nacheinander dem Rade zugeführt werden, z. B. können die in Abb. i punktiert angedeuteten
Absperrorgane o in beliebiger Weise von Hand oder auch durch selbsttätige Steuerorgane
verstellt werden. Ferner läßt sich die Einrichtung so ausführen, daß nur eines der
angeführten Treibmittel, z. B. Luft, verwendet und durch das angegebene Luftregelorgan
einer Treibdüse oder einer Gruppe von Treibdüsen zugeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel
eines derartigen Turbinengebläses zeigt die Abb.:l und 5. An Stelle einer Düse für
das Treibmittel ist eine Anzahl kleiner Düsenöffnungen c am ganzen Umfang verteilt,
derart, daß volle Beaufschlagung des ganzen Umfanges sich ergibt. Das Gehäuse wird
aus zwei ineinandergreifenden Winkelringen p und r gebildet, von denen der .äußere
Winkelring Anschlußstutzen s und Lagerung t für das Turbinenrad b besitzt, während
der innere Winkelring r mit den Düsenbohrungen c für den Zufluß des Treibmittels
versehen ist. Diese Anordnung ermöglicht kleinste Abmessungen und einfachen Einbau
zwischen Rohrflanschen der Saugleitung, wodurch die Anbringung b: i Kraftfahrzeugmotoren.
für welche die Einrichtung in erster Linie geschaffen ist, ohne jegliche Schwierigkeiten
bewerkstelligt werden kann.