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Brennstoffmlschdüse. Die Erfindung betrifft die Regelung des Gemisches
bei Spritzvergasern durch Einführen von Luft in den Brennstoffstrom. Dadurch wird
bekanntlich ein Zerschäumen des Brennstoffes erreicht und die Bildung eines zündfähigen
Gemisches mit der an der Spritzöffnung vorbeistreichenden Verbrennungsluft begünstigt.
Die Zerschäumung ist um so größer, je größer die Stoßwirkung ist, mit der Luft und
Brennstoff aufeinandertreffen, mit anderen Worten, je größer der Winkel ist, den
die beiden Ströme miteinander bilden, und je schmäler der Raum ist, in dem die Schaumbildung
stattfindet. Beide Bedingungen werden gemäß der Erfindung dadurch erfüllt, daß eine
Brennstoffdüse mit ringförmigem, ein Luftzuführungsrohr umschließendem Spritzrohr
verwendet wird und getrennte Eintrittsöffnungen für Luft und Brennstoff im Spritzrohr
einander gegenüberliegend vorgesehen werden.
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Es sind Brennstoffdüsen der Art bekannt, hei denen für Luft und Brennstoff
die gleiche Eintrittsöffnung in den Ringspalt vorgesehen ist. Die Vereinigung der
beiden Ströme findet bei gleicher Strömungsrichtung statt, so daß die Wirkung der
Schaumbildung nur gering ist. Die Führung von Luft und Brennstoff im Gegenstrom
ist zwar an sich ebenfalls bekannt, aber nicht in einer Ringspaltdüse. Sie ist daher
auch nicht in so einfacher und sicherer Weise zu beherrschen wie bei Verwendung
einer Düse mit ringförmigem Spritzrohr und zentralem Luftrohr. Die Erfindung liegt
also in der Anwendung des Gegenstromprinzipes bei Ringspaltdüsen, wodurch erfahrungsgemäß
die Zerschäumung und die Gemischbildung ganz außerordentlich gefördert wird.
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Der Grundsatz der Führung von Luft und Brennstoff im Gegenstrom ist
auch bei der L eerlaufdüse angewendet, allerdings nicht in derselben Vollkommenheit.
Hier bildet die in den Breimstoffstrom eingeschaltete Drosseldüse einen Ventilsitz
sowohl für eine einstellbare, kegelförmig zugespitzte Ventilnadel als auch für eineu
kegelförmig auslaufenden, einstellbaren Lufttrichter. Die beiden Kegel bestimmen
den Auftreffwinkel zwischen Luft und Brennstoff. Es fi-idet also auch beim Leerlauf
eine Zerschäumung des Brennstoffes statt.
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Auf der Zeichnung sind Düsen gemäß der Erfindung an einem Vergaser
mit verstellbarem Luftquerschnitt dargestellt.
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Abb. i ist ein achsialer Schnitt durch den Vergaser nach Linie A-B
in Abb. 2.
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Abb.2 ist ein wagerechter Schnitt nach Linie C-D in Abb. i.
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Abb.3 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie E-F in Abb. 2.
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Abb. d. ist senkrechter Schnitt nach Linie G-H in Abb. 2.
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Abb.5 zeigt die Luftdüse allein in der Darstellung nach Abb. i.
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Abb.6 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie I-K in Abb. 5.
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Das Ausführungsbeispiel stellt einen Vertikalvergaser dar, dessen
Gehäuse aus einem wagerechten Stutzen i und einem senkrechten Stutzen 2 zusammengesetzt
ist. Die Teilebene liegt im oberen Stutzen. Der untere Teil i ist mit dem Schwimmergehäuse
3 verbunden. In der Teilebene ist eine Drosselklappe 4 drehbar gelagert, aber nicht,
wie es sonst üblich ist, in der senkrechten Mittelebene des Stutzens, sondern am
Rande. Der Querschnitt des Stutzens ist zu diesem Zweck auf der Lagerseite der Drossel
4. prismatisch gehalten (Abb. 2). Die Zapfenlager der Drossel werden durch zwei
halbzylindrische Büchsen 5, 6 der Gehäuseteile gebildet, die zusammen einen Gewindezapfen
bilden und durch Muttern 7 zusammengehalten werden. Auf diese Weise werden zugleich
die beiden Gehäuseteile fest miteinander verbunden. Ihre richtige Lage wird durch
Paßstifte 8 festgelegt. Die Verbindung der beiden Teile kann auch noch durch eine
Kopfschraube 9 gesichert werden.
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Mit der Drosselklappe q. ist die Luftdüse io vereinigt, die Luftdüse
ändert daher mit der Drossel ihre Lage im Gehäuse. Abb. i zeigt in ausgezogenen
Linien die voll
geöffnete Drossel, in strichpunktierten Linien die
geschlossene Drossel. Die Verbindung erfolgt durch eine Schraube i i. Die Drosselklappe
bildet einen Mantel für die Luftdüse, der den offenen Rohrquerschnitt zwischen 1_uft(lüse
und Gehäuse abdeckt. Nur zwischen der ebenen Rückwand der Drossel und dem Gehäuse
bleibt bei geöffneter Drossel ein schmaler Spalt 12, der aber beim Schließen der
Drossel allmählich verschwindet. Die Luftdüse io liegt auf der der Lagerstelle entgegengesetzten
Seite an dem zylindrischen Teil des Gehäuses an und ist hier so abgeschnitten, daß
sie in die strichpunktierte Lage geschwenkt werden kann, ohne an die Gehäusewand
anzustoßen. Außerdem besitzt sie hier einen Ausschnitt 13, in den das Spritzrohr
14 der Hauptdüse beim Schwenken der Drossel eintritt. Der Schlitz wird bei geöffneter
Drossel durch ein Paßstück 15, das an der Gehäusewand befestigt ist (Abb.5 und 6),
ausgefüllt. Die Luftdüse ist auf der äußeren Zylinderfläche zum Teil ausgespart,
so claß zwischen Düse und dem Mantel der Drosselklappe Kanäle 16 zur Führung von
Luft entstehen.
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Die Hauptbrennstoffdüse ist eine Gemischdüse. Sie besteht aus dem
bereits erwähnten Spritzrohr 1q., das in die Luftdüse io hineinreicht, einer Drosseldüse
17 für die Luft und einer Drosseldüse 18 für den Brennstoff. Diese drei Hauptteile
sind konstruktiv voneinander getrennt und einzeln auswechselbar. Die Drosseldüse
18 für den Brennstoff (Abb. ,f) sitzt am unteren Ende eines auswechselbaren Düsenstockes
i9, der schräg in (las Gehäuse eingeschraubt ist.. Der Düsenstock kann zugleich
zur Verbindung der beiden Gehäuseteile benutzt werden, wenn der obere Teil mit einem
Flansch 2o ausgestattet wird. Die Bohrung des Düsenstockes i9 mündet in eine Schrägbohrung
21 zum Schwimmergehäuse 3, durch die der Brennstoff zufließt. Die Bohrung 22 des
Düsenstockes steht durch seitliche Kanäle 23 imd einen Ringkanal 2.4 mit einer Bohrung
a5 in Verbindung, die zu dem Spritzrohr 1d. führt.
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Das Spritzrohr besteht aus zwei Hohlzylindern 14, i4', von denen der
innere 1q.' in eine Ausdrehung 26 des Gehäuses eingesetzt ist, während der äußere
14 wie ein Hut über den inneren gestülpt ist und durch eine Mutter 27 im Gehäuse
festgehalten wird. Der obere Rand des inneren Zylinders 1q.' legt sich dabei in
eine kleine Ausdrehung der Kopfwand des äußeren Zylinders 14. Der so gebildete doppelwandige
Hohlzylinder i4., 1q.' bildet das Spritzrohr, dessen Spritzöffnungen 28 im Kreise
in der Kopfwand des Hohlzylinders liegen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der
Brennstoff auf breiter Fläche austritt und mit sehr geringer Geschwindigkeit, so
daß die Zerstäubung sehr wirksam wird.
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Das Luftrohr 29 tritt zentral von unten in das Spritzrohr 14 ein.
Es reicht bis dicht unter die Kopfwand und steht durch die Bohrung 30 mit
dem Spritzrohr in Verbindung. Eine besondere Befestigung im Gehäuse wird entbehrlich,
wenn es mit dem inneren Hohlzylinder 1q.' des Spritzrohres vereinigt wird. Das Luftrohr
steht durch die Bohrung 31 mit der Drosseldüse 17 in Verbindung. Die
Bohrung 30 für den Eintritt der Luft in das Spritzrohr liegt: der Eintrittsiiffnung
25 des Brennstoffs gegenüber, so daß Luft und Brennstoff scharf aufeinanderstoßen
und eine lebhafte Zerschäumung stattfindet.
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Falls der Vergaser mit verdichteter Luft gespeist werden soll, wird
der Kanal 3r durch eine Schrägbohrung 32 an den Innenraum des Gehäuses angeschlossen,
der dann ebenfalls mit einer Luftdüse 33 ausgestattet wird. Je nach dem Verwendungszweck
wird man eine oder die andere Drosseldüse 17 oder 33 durch eine Verschlußschraube
ersetzen.
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Die Bohrung 22 des Düsenstockes, das Spritzrohr i4., i4.' und der
Raum zwischen dem Luftrohr 29 und dem inneren Zylinder i4.' sind bei ruhendem Motor
bis zum Brennstoffniveau des Schwimmers mit Brennstoff gefüllt und bilden somit
einen Vorratsbehälter, der erst abgesaugt werden muß, ehe die Luft zum Spritzrohr
gelangen kann. Infolgedessen erhält man beim Übergang vom Leerlauf zur Belastung
ein brennstoffreicheres Gemisch als sonst der Belastungszustand erfordert. Dieses
Verhalten ist außerordentlich erwünscht, da beim plötzlichen öffnen der Drossel
der Unterdruck und die Luftgeschwindigkeit zunächst sinken, daher zu wenig Brennstoffgemisch
gebildet wird.
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Die Leerlaufdüse ist ebenfalls als Mischdüse ausgebildet. Hier sind
die Eintrittsquerschnitte für Luft und Brennstoff veränderlich gemacht, um den Leerlauf
allen Betriebsverhältnissen anpassen zu können. Die Leerlaufdüse besitzt eine Drosseldüse
3:' (Abb.3) zur Bemessung des zufließenden Brennstoffes, die in der Teilebene des
Gehäuses in die senkrechte Bohrung 3.5 des unteren Gehäuseteiles i eingeschraubt
ist. Diese Bohrung steht durch eine Ouerbohrung 36 mit der zur Hauptdüse führenden
Schrägbohrung 21 in Verbindung. Die Drosseldüse 34. bildet einen Ventilsitz für
eine kegelförmig auslaufende Ventilnadel 37 und einen Lufttrichter .38, die beide
im oberen Gehäuseteil
2- verstellbar gelagert sind. Luft und Brennstoff
stoßen daher ebenfalls unter einem Winkel aufeinander und bilden einen Brennstoffschaum.
Der Lufttrichter sitzt unmittelbar mit Feingewinde im Gehäuse und kann mittels eines
Schlüsselkopfes 39 eingestellt werden, während die Nadel 37 in dem
Schlüsselkopf verschraubt ist und durch einen Rendelkopf 40 verstellt werden kann.
Die Drosseldüse ist von einer Kammer 41 umschlossen, die durch eine Schrägbohrung
42 mit dem Vergaserinnenraum und durch eine Bohrung 43 mit der Außenluft in Verbindung
steht. Die letztere wird durch einen Stopfen verschlossen, wenn der Vergaser mit
verdichteter Luft betrieben wird. Durch Einstellung der Nadel und des Trichters
und Wahl der Drosseldüse kann das Gemisch für den Leerlauf allen Betriebsverhältnissen
angepaßt werden. Aus dem Innenraum des Trichters 38 führen Kanäle 44, 45 in das
Vergasergehäuse an der Berührungsstelle der Drossel. Diese Ausbildung der Leerlaufdüse
gestattet die denkbar niedrigsten Drehzahlen im Leerlauf des Motors zu erreichen.
Die Einstellung des Leerlaufspaltes erfolgt in üblicher Weise mittels eines (nicht
dargestellten) Anschlages.
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Beim Übergang vom Leerlauf zu Belastung schalten sich allmählich die
Leerlaufdüse ab und die Hauptdüse ein. Dabei wird zunächst der im Düsenstock i9
und im Spritzrohr 14 der Hauptdüse stehende Brennstoff abgesaugt und damit der größere
Brennstoffbedarf, den die Belastung und Beschleunigung des Motors erfordert, gedeckt.
Der Übergang erfolgt daher ohne jedes Aussetzen des Motors infolge Verarmung des
Gemisches. Sobald der Brennstoff im Spritzrohr verbraucht ist, wird dem durch die
Drosseldüse zufließenden Brennstoffstrom im Spritzrohr Luft zugemischt, die durch
die Drosseldüse 17, das Luftrohr 2g *und den Raum zwischen Rohr 29 und Zylinder
14 zur Eintrittsöffnung 3o gelangt. Dadurch wird eine zu weit gehende Anreicherung
des Gemisches mit zunehmendem Unterdruck verhindert. In demselben Sinne wirken die
zwischen der Luftdüse und der Drosselklappe angeordneten Kanäle 16. . Die aus diesen
kommenden Luftströme bewirken zugleich eine weitere Zerstäubung des Gemisches.
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Während der öffnung der Drossel wird auch der Spalt 12 zwischen Drossel
4 und Gehäusewand allmählich geöffnet. Dieser Spalt führt einen Teil der Luft -hinter
die Luftdüse und bewirkt hier eine weitere Zerstäubung des Gemisches. Dadurch wird
eine Kondensierung der Brennstoffteilchen im Gemisch verhindert.
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Beim Betriebe des Vergasers mit verdichteter Luft wird auch der Schwimmer
unter den Verdichtungsdruck der Luft gesetzt, was beispielsweise durch eine Bohrung
46 bewirkt werden könnte, die den Schwimmerraum mit dem Innenraum des Vergasers
verbindet. Außerdem werden die Verbindungen der Haupt- und Nebendüse 17 bzw. 4.3
mit der Luft abgesperrt und die Verbindungen mit der verdichteten Luft 33 bzw. 42
geöffnet. Der Hauptdüse strömt dann verdichtete Luft durch die Drosseldüse 33 und
den Kanal 32 zu, der Nebendüse durch den Kanal 42.
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Wenn die Anpassung des Vergasers an die individuellen Verhältnisse
des Motors ein Auswechseln der Luftdüse io notwendig macht, so wird die Verbindung
der Gehäuseteile 1, 2 gelöst, indem die Kopfschraube g die Muttern 7 und unter Umständen
der Düsenstock ig abgenommen werden. Die Drosselklappe mit dem Lufttrichter kann
dann leicht herausgenommen und die Luftdüse gegen eine passende ausgewechselt werden.
Brennstoffverlust ist beim Auseinandernehmen des Vergasers nicht zu befürchten,
da das Spritzrohr stehenbleibt. In der Regel wird ein Auswechseln der Drosseldüsen
der Hauptdüse für Luft und Brennstoff 17 bzw. 18 genügen, um den Vergaser allen
Betriebsverhältnissen anzupassen. Diese Auswechselung ist sehr einfach vorzunehmen,
da die Luftdüse 17 unmittelbar am Vergasergehäuse sitzt und die Düse 18 nach Herausschrauben
des Düsenstockes zugänglich ist.