DE4329893A1 - Vorrichtung zum Erzeugen eines Brenngas-Luft-Gemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Brenngas-Luft-Gemisches, mit einem Gehäuse, welches einen In­ nenraum bildet und einen Lufteinlaßstutzen, einen Gaseinlaß und einen Gemischauslaß aufweist.

Derartige Vorrichtungen, wie sie aus der Praxis bekannt sind, sollen ein möglichst homogenes Gemisch erzeugen. Dies gilt insbesondere für den Einsatz in Verbindung mit Gasmotoren.

Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Vorrichtungen dieser Forderung nicht in ausreichendem Maße genügen. Dies wirkt sich insbesondere dann nachteilig aus, wenn mit ein und derselben Vorrichtung mehrere Zylinderblöcke eines Gasmotors versorgt werden müssen, d. h., wenn sich der Gemischauslaß in mehrere Stränge teilt und in diesen unterschiedliche Mischungsverhält­ nisse herrschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und die eingangs genannte Vorrichtung derart weiterzu­ entwickeln, daß die Homogenität des Gemisches verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung nach der Er­ findung dadurch gekennzeichnet, daß im Lufteinlaßstutzen eine umlaufende, düsenartige Einschnürung angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, das die Inho­ mogenitäten des Gemisches auf Drallerscheinungen in der in den Lufteinlaßstutzen einlaufenden Strömung zurückzuführen sind. Hervorgerufen wird der Drall durch den vorgeschalteten Luftfil­ ter. Je nach Bauart des Luftfilters ist der Drall stärker oder schwächer sowie im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gerichtet. Von wesentlicher Bedeutung ist ferner der Verschmut­ zungsgrad des Luftfilters. Hierdurch können sich die Verhältnisse grundlegend ändern. Der Drall kann sich sogar in seiner Rich­ tung umkehren.

Durch den Drall legt sich die Strömung bereichsweise ver­ stärkt an die Wandung des Strömungskanals an, und zwar in nicht kontrollierbarer oder erfaßbarer Weise. Dies führt dazu, daß über dem Querschnitt des Gehäuseinnenraums unterschiedliche Drücke herrschen, die Gemisch-Inhomogenitäten über dem Quer­ schnitt des Gemischauslasses bewirken. Wird das Gemisch an­ schließend aufgeteilt, so können in den einzelnen Teilströmen unterschiedliche Mischungsverhältnisse herrschen.

Überraschenderweise ist es mit der einfachen erfindungsge­ mäßen Einschnürung möglich, den Drall von der Wand abzulösen. Er wird dabei zum Teil aufgehoben und im übrigen mittig neutra­ lisiert. Als Ergebnis herrscht innerhalb des Gehäuses eine gleichmäßige Druckverteilung, so daß am Gemischauslaß ein homo­ genes Gemisch ansteht.

Da die Einschnürung als umlaufende, düsenartige Verengung ausgebildet ist, spielt es keine Rolle, an welchem Wandbereich die einlaufende Drallströmung anliegt und ob sich diese Ver­ hältnisse mit der Zeit ändern. Die Einschnürung wird über dem gesamten Umfang des Lufteinlaßstutzen wirksam.

In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorge­ schlagen, daß die Einschnürung einen stromauf gelegenen, in Strömungsrichtung ansteigenden und einen stromab gelegenen, in Strömungsrichtung abfallenden Abschnitt bildet, wobei letzterer eine Erstreckung in Strömungsrichtung besitzt, die etwa doppelt so lang ist wie die des erstgenannten Abschnitts. Es wurde ge­ funden, daß diese im Querschnitt etwa als spitzwinkliges Drei­ eck ausgebildete Formgebung sich ganz besonders günstig auf die Homogenität des Gemisches auswirkt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Querschnittform der Einschnürung noch dergestalt optimiert ist, daß der stromauf gelegene, in Strömungsrichtung ansteigende Abschnitt eine leichte, torusförmige Krümmung be­ sitzt.

Ferner kann es vorteilhaft sein, die beiden Abschnitte durch eine ebene Ringfläche miteinander zu verbinden.

Aus konstruktiven Gründen ist es vorteilhaft, daß die Ein­ schnürung von einem Ringkörper gebildet wird, der in das strom­ auf gelegene Ende des Lufteinlaßstutzens eingesteckt ist. Dabei steht der Ringkörper vorzugsweise stromaufwärts aus dem Luft­ einlaßstutzen heraus vor. Er ragt damit in die Luftansauglei­ tung hinein, die in der Regel als Schlauch auf den Lufteinlaß­ stutzen aufgesteckt ist. Ganz besonders vorteilhaft ist es da­ bei, daß der Ringkörper eine Stufe aufweist, mit der er an der Stirnfläche des Lufteinlaßstutzens anliegt. Die Stufe begrenzt die Einstecktiefe und bewirkt eine korrekte Positionierung des Ringkörpers. Auch bildet sie eine sehr einfache Lagesicherung, die den Ringkörper daran hindert, in Strömungsrichtung in den Lufteinlaßstutzen hineinzuwandern.

Die erfindungsgemäß erzielten Vorteile wirken sich beson­ ders günstig in Verbindung mit einer Vorrichtung aus, die da­ durch gekennzeichnet ist, daß der Gaseinlaß und der Gemischaus­ laß in den Innenraum des Gehäuses hineinragen, daß der Gasein­ laß zusammen mit einem Regelelement einen Gasregelquerschnitt definiert und daß der Gemischauslaß zusammen mit dem Gaseinlaß einen Luftregelquerschnitt definiert, wobei die Regelquer­ schnitte einander direkt benachbart sind. Bei einer derartigen Vorrichtung ist es ganz besonders wichtig, daß entlang der Re­ gelquerschnitte eine gleichmäßige Druckverteilung herrscht. Dies fördert die homogene Gemischbildung, so daß Inhomogenitä­ ten über dem Querschnitt des Gasauslasses sicher vermieden wer­ den.

Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kom­ binationen der erfindungsgemäßen Merkmale, die von den vorste­ hend diskutierten Verknüpfungen abweichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 einen Teil von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform in einer Darstel­ lung entsprechend Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere abgewandelte Ausführungsform in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 und 3.

Nach Fig. 1 weist die Vorrichtung ein Gehäuse 1 auf, wel­ ches einen Innenraum 2 bildet. An das Gehäuse 1 ist ein Luft­ einlaßstutzen 3 angeschlossen. Ferner weist das Gehäuse 1 einen Gaseinlaß 4 auf, der in den Innenraum 2 hineinragt und zusammen mit einem verstellbaren Regelelement 5 einen Gasregelquer­ schnitt definiert. Diesem direkt benachbart wird ein Luftregel­ querschnitt definiert, und zwar von einem in den Innenraum 2 hineinragenden, verstellbaren Gemischauslaß 6 und dem Gaseinlaß 4. An den Gemischauslaß 6 schließt sich unten die zu den Zylindern eines Gasmotors führende Leitung an, wobei diese ge­ teilt ist, um mehrere Zylinderblöcke zu versorgen.

Dem Lufteinlaßstutzen 3 ist ein nicht dargestelltes Luft­ filter vorgeschaltet, das je nach Bauart, Betriebszustand und Verschmutzungsgrad einen Drall in der Luftströmung erzeugt, der sich willkürlich an die Wand des Strömungskanals anlegt und zu Gemisch-Inhomogenitäten führen kann.

Erfindungsgemäß ist in den Lufteinlaßstutzen 3 einströmsei­ tig ein Ringkörper 7 eingesteckt, der eine umlaufende düsenar­ tige Einschnürung bildet und den Drall von der Rohrwand ablei­ tet. Der Drall wird dabei zum Teil aufgehoben und im übrigen mittig neutralisiert, so daß über den Regelquerschnitten ein gleichmäßiger Druckverlauf herrscht. Dies führt zu einer sehr homogenen Mischung, so daß die einzelnen Zylinderblöcke mit einheitlichem Gemisch beaufschlagt werden können.

Nach Fig. 2 bildet der Ringkörper 7 einen stromauf gele­ genen, in Strömungsrichtung ansteigenden Abschnitt 8 und einen stromab gelegenen, in Strömungsrichtung abfallenden Abschnitt 9. Letzterer besitzt eine Erstreckung in Strömungsrichtung, die etwa doppelt so lang ist wie die Erstreckung des Abschnitts 8. Es wurde gefunden, daß auf diese Weise sehr günstige Strömungs­ verhältnis erzielbar sind.

Der Ringkörper 7 weist eine Stufe 10 auf, mit der er sich gegen die Stirnfläche 11 des Lufteinlaßstutzens 3 abstützt. Er steht also stromaufwärts ein Stück aus dem Lufteinlaßstutzen vor und wird in seiner Lage mit einfachen Mittel zuverlässig gesichert.

Eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse lassen sich noch dadurch erzielen, daß, wie in Fig. 3 gezeigt, der Ab­ schnitt 8 des Ringkörpers 7 mit einer geringfügigen torusförmi­ gen Krümmung versehen wird.

Eine ebenfalls vorteilhafte Variante ist in Fig. 4 darge­ stellt. Hier bilden die Abschnitte 8 und 9 des Ringkörpers 7 keine gemeinsame Kante, sondern sind vielmehr durch eine ebene Ringfläche 12 miteinander verbunden.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglich­ keiten gegeben. So kann bei der Ausführungsform nach Fig. 4 der Abschnitt 8 des Ringkörpers 7 ohne torusförmige Krümmung ausgebildet sein. Auch kann die Ringfläche 12 ihrerseits eine gewisse Krümmung aufweisen, und zwar im Extremfall derart, daß die beiden Abschnitte 8 und 9 über einen gemeinsamen Radius in­ einander übergehen. Variationsmöglichkeiten bestehen ferner be­ züglich der Lage des engsten Querschnitts des Ringkörpers im Verhältnis zur Stirnkante des Lufteinlaßstutzens. Im übrigen ist die Erfindung nicht auf einen Einsatz in Verbindung mit ei­ nem Mischer nach Fig. 1, der gleichzeitig Regelfunktionen er­ füllt, eingeschränkt, wenn sich auch die erfindungsgemäßen Vor­ teile hier besonders stark auswirken, vor allem im Zusammenhang mit dicht benachbarten Regelquerschnitten. Vielmehr können grundsätzlich auch andere Mischer in ihrer Homogenität verbes­ sert werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Brenngas-Luft-Gemisches, mit einem Gehäuse (1), welches einen Innenraum (2) bildet und einen Lufteinlaßstutzen (3), einen Gaseinlaß (4) und einen Ge­ mischauslaß (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Lufteinlaßstutzen (3) eine umlaufende düsenartige Einschnürung angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung einen stromauf gelegenen, in Strömungsrichtung ansteigenden und einen stromab gelegenen, in Strömungsrichtung abfallenden Abschnitt (8, 9) bildet, wobei letzterer (9) eine Erstreckung in Strömungsrichtung besitzt, die etwa doppelt so lang ist wie die des erstgenannten Abschnitts (8).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stromauf gelegene, in Strömungsrichtung ansteigende Ab­ schnitt (8) eine leichte, torusförmige Krümmung besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Abschnitte (8, 9) durch eine ebene Ring­ fläche (12) miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung von einem Ringkörper (7) gebildet wird, der in das stromauf gelegene Ende des Luftein­ laßstutzens (3) eingesteckt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (7) stromaufwärts aus dem Lufteinlaßstutzen (3) heraus vorsteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ringkörper (7) eine Stufe (10) aufweist, mit der er an der Stirnfläche (11) des Lufteinlaßstutzens (3) anliegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (4) und der Gemischauslaß (6) in den Innenraum (2) des Gehäuses (1) hineinragen, daß der Gaseinlaß (4) zusammen mit einem Regelelement (5) einen Gasre­ gelquerschnitt definiert und daß der Gemischauslaß (6) zusammen mit dem Gaseinlaß (4) einen Luftregelquerschnitt definiert, wo­ bei die beiden Regelquerschnitte einander direkt benachbart sind.