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Vergaser mit Brennstoffdruckregler Die Erfindung betrifft Vergaser,
bei welchen die Brennstoffzufuhr durch einen Brennstoffdruckregler geregelt wird,
der ein durch eine oder mehrere Biegehäute gesteuertes Ventil aufweist.
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Bei Geschwindigkeits- bzw. Lagenänderungen derartiger bekannter-Vergaser
schwankt der Druck, welcher an einer Düse oder an einer Brennstoffaustrittsöffnung
herrscht, die in eine Mischkammer mündet und durch den Druckregler gespeist wird.
Die Erfindung bezweckt, diese Druckschwankungen zu vermeiden, und zwar unabhängig
davon, welchen Beschleunigungskräften die einzelnenTeile des Vergasers und die in
ihm befindlichen Brennstoffmengen ausgesetzt sind und in welcher Lage sich der Vergaser
befindet.
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Um diese Wirkung zu erzielen, greift mittelbar oder unmittelbar an
dem Ventil, welches die Brennstoffzufuhr zu dem Druckregler steuert, ein Gewicht
an; letzteres ist so bemessen und ebenso wie der Druckregler selbst so angeordnet,
daß es einerseits bei Geschwindigkeitsänderungen durch sein Beharrungsvermögen,
andererseits bei Lagenänderungen des Vergasers durch sein Gewicht die Stellung des
Ventils und damit den Brennstoffzufluß sowie den Druck in der Brennstoffkammer des
Druckreglers in einem solchen :Maße verändert, daß die Brennstoffdruckschwankungen
ausgeglichen werden, die sich ohne diese Einrichtung an der in eine Mischkammer
mündenden Brennstoffaustrittsöffnung bei Geschwindigkeitsänderungen infolge des
Beharrungsvermögens ergeben würden, welches die in der Leitung zwischen dieser Öffnung
und dem Druckregler eingeschlossene Brennstoffsäule aufweist bzw. bei Lagenänderungen
des Vergasers durch die Verlagerung des Gewichts dieser Brennstoffsäule gegenüber
der Austrittsöffnung geschaffen würden. Hierbei kann dieser Ausgleich für Geschwindigkeits-
und Lagenänderungen nach allen Richtungen erfolgen oder lediglich für Geschwindigkeits-
und Lagenänderungen, die zu einer bestimmten senkrechten Ebene parallel sind.
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Bei einer abgeänderten Ausführungsform des Vergasers sind mehrere
Biegehäute in dem Druckregler vorhanden; hier wird das erwähnte Gewicht durch den
Druck ersetzt, welcher auf die eine der Biegehäute durch das Gewicht der Flüssigkeitsmenge
ausgeübt wird, die zwischen dieser Biegehaut und der Brennstoffaustrittsöffnung
eingeschlossen ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise Ausführungen der Vorrichtung
nach der Erfindung.
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Fig. r stellt in schematischer Weise eine Ausführungsform der Erfindung
dar; Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf die Brennstoffversorgung einer
untergetauchten
Düse unter einer gleichbleibenden und von den Beharrungskräften
und Neigungen unabhängigen Belastung; Fig.3 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform
der in Fig. i gezeigten Vorrichtung, bei welcher die Biegehaut nicht unmittelbar
das Brennstoffventil angreift; Fig. 4. und 5 stellen Ausführungsformen der Erfindung
mit mehreren Biegehäuten dar. Bei der Vorrichtung nach Fig. i wird der Brennstoff
unter einer gewissen Belastung durch den Kanal i zugeführt, der mit dem Behälter
? durch die Öffnung 3 in Verbindung steht, welche ihrerseits durch das Ventil 4
geregelt wird. Der Behälter :z weist einen Austrittskanal 5 für den Brennstoff auf,
der den Brennstoffauslaß 6 mittels der kalibrierten Öffnung 7 speist; der Brennstoffauslaß
6 ist in einem Zerstäuber 8 angeordnet: In seinem oberen Teile wird- der Behälter
z durch eine Biegehaut 9 begrenzt, die undehnbar ist und in ihrem Mittelpunkt durch
eine Stange io mit dem Ventil 4 in Verbindung steht. Die Außenfläche der Biegehaut
9 ist dem Atmosphärendruck ausgesetzt, während ihre Innenfläche von dem Brennstoff
bespült wird. Die Biegehaut 9 ist durch ein Gewicht 13 gespannt. Wenn Brennstoff
in die Mischkammer (Zerstäuber) 8 durch den Brennstoffauslaß 6 unter dem Einfluß
des Motorunterdrucks gesaugt wird, so biegt sich die Biegehaut 9 nach unten und
öffnet den Verschluß den Ventils 4.. Wenn dagegen der Brennstoff bestrebt ist, sich
in dem Behälter 2 zu heben, so hebt sich die Biegehaut 9 und schließt das Ventil
4.
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Das Gewicht 13 verteilt seinen Druck auf die gesamte Biegehaut und
kommt so im wesentlichen dem Druck einer Flüssigkeitssäule von der Höhe 1a gleich.
Wenn die Biegehaut waagerecht angenommen wird, so bezeichnet die Höhe k den senkrechten
Abstand des äußeren Endes des Brennstoffauslasses 6 von der Biegehaut 9, welchen
man den Belastungsschwankungen entziehen will. Während einer Neigung des Apparates
schwanken die Komponente p' des Gewichtes 13, die senkrecht zur Biegehaut
9 verläuft, und die Höhe 1i des Auslasses 6 oberhalb des Schwerpunktes i2 der Biegehaut
in gleichem Maße, und infolgedessen schwankt die Belastung bei 6 nicht, jedoch unter
der Voraussetzung, daß man dafür Sorge trägt, den Auslaß 6 in der Senkrechten zu
der Biegehaut 9 anzubringen, die durch den Schwerpunkt 12 der Biegehautfläche geht.
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Die Vorrichtung nach der Fig. i erlaubt also, an der Brennstoff austrittsöffnung
eine Belastung im Werte gleich Null zu schaffen, welches auch die Stellung des Apparates
sein mag. Wenn man noch außer dem Gewicht 13 durch eine Feder die Biegehaut 9 spannt,
so kann man an der Brennstoffaustrittsöffnung eine sich gleichbleibende und nicht
dem Wert von Null gleichkommende Belastung unabhängig von der Neigung erzielen;
eine solche Vorrichtung zeigt die Fig. a. Nach dieser Figur ist die Biegehaut 9
gleichzeitig durch das Gewicht 13 und die Feder i i gespannt. Der von dem
Behälter z herstammende Brennstoff speist mittels einer in der Flüssigkeit liegenden
Düse 14 einen Behälter 15, der bei 16 mit der Atmosphäre in offenerVerbindung
steht; die Luft, welche durch die Öffnung 16 kommt, vermischt sich mit dem Brennstoff
aus der Düse 14, und das Brennstoffgemisch wird durch den Kanal 17 dem Auslaß 6
für das Gemisch zugeführt, der in dem Zerstäuber 8 liegt.
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Wenn man wünscht, daß die Düse 14 unter einer gleichbleibenden Belastung
mit Brennstoff versorgt Wird, die gleich ist der Höhe a der waagerechten Ebene X-X,
welche durch 6 oberhalb der Düse 14 geht, wenn die Biegehaut waagerecht ist, so
bestimmt man das Gewicht 13 in der Weise, daß der Druck, welchen es auf die Flüssigkeit
ausübt, einer Flüssigkeitssäule von der Höhe b gleichkommt, die gleich ist dem senkrechten
Abstand der Düse 14 von der waagerechten Ebene der Biegehaut 9; man stellt die Feder
i i in der Weise ein, daß sie auf die Flüssigkeit einen Druck ausübt, der einer
Flüssigkeitssäule von der Höhe a gleichkommt.
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Unter diesen Umständen arbeitet die Vorrichtung genau so,, als ob
die Düse 14 durch einen Schwimmerbehälter mit dem Spiegel X-X gespeist würde. Wenn
die Düse 14 auf der Senkrechten zur Biegehaut 9 liegt, die durch ihren Schwerpunkt
geht, so wird die Düse 14 unter einer gleichbleibenden Belastung gespeist, die durch
eine Flüssigkeitshöhe a dargestellt wird, wie auch immer die Stellung der Vorrichtung
sein mag, und wie auch die Beharrungskräfte sein mögen, die auf die Vorrichtung-
einwirken. Insbesondere ist der Einfluß der Zentrifugalkraft in einer beliebigen
Richtung vollständig ausgeschaltet.
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Meistens genügt es, den Einfluß der Neigungen oder der Beharrungskräfte,
die parallel zu einer bestimmten senkrechten Ebene stehen, auf die Belastung auszuschalten,
ohne daß es nötig ist, den Einfluß einer beliebigen Neigung zu vermeiden. Insbesondere
bei der Zuführung von Brennstoff zu einem Flugzeugmotor genügt es, den Einfluß der
Neigungen in bezug auf die Längsrichtung des Flugzeuges auszuschalten. Die starken
Neigungen in dieser Ebene entsprechen dem kerzengeraden Aufstieg oder auch dem Steilabflug.
Gleichzeitig
schaltet man den Einfluß der senkrechten Beschleunigungen aus, die auf die Luftböen
zurückzuführen sind. Die Neigungen oder die Beschleunigungen quer zum Apparat sind
im allgemeinen zu vernachlässigen oder nur sehr schnell vorübergehend.
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Wenn man nur den Einfluß der Neigungen und der Beharrungskräfte parallel
zu einer senkrechten bestimmten Ebene ausschalten will, so kann man die Düse 14
(in allgemeinerer Weise die Stelle, an der man eine von den erwähnten Neigungen
unabhängige Belastung erzeugen will) auf einer Waagerechten anbringen, die zu der
senkrechten Ebene senkrecht steht. Während der Neigungen gegenüber der erwähnten
Ebene dreht sich die Biegehaut um eine Waagerechte, die in ihrer Ebene liegt und
senkrecht zu der erwähnten senkrechten Ebene steht. Auf diese Weise verfügt man
über einen viel größeren Spielraum beim Einbau, was sehr oft von besonderem Wert
sein kann.
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Ebenso wie bei einem Schwimmerbehälter kann man den Druck schwanken
lassen, der in dem Behälter auf die freie Oberfläche des Brennstoffes einwirkt,
und so auch die Belastung ändern. Man kann bei der Vorrichtung nach der Erfindung
den Druck schwanken lassen, der auf die Biegehaut g wirkt, wobei das Ergebnis das
gleiche ist wie bei einem Schwimmerbehälter.
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Als beispielsweise Ausführungsform ist in der Fig. 2 eine Vorrichtung
dargestellt, die es erlaubt, auf die Biegehaut einen Teil des Unterdruckes zu übertragen,
der in dem Vergaser herrscht. Der Behälter 2 ist mit einer Kammer 18 überbaut, die
mit der Atmosphäre durch eine kalibrierte Öffnung i9 in Verbindung steht und ebenso
mit dem verengten OOuerschnitt des Zerstäubers 8 durch eine Leitung 20 verbunden
ist, die eine kalibrierte Öffnung 21 besitzt. Die Belastung der Düse 14 schwankt
dann mit dem Unterdruck in der Kammer 18.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die Fig. i und 2 nur rein schematische
Darstellungen sind, und daß die dargestellten Ausführungsformen vielfache Abänderungen
der Einzelheiten zulassen.
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Insbesondere kann die mechanische Abhängigkeit zwischen der Biegehaut
9 und dem Ventil. abgeändert werden, und zwar beispielsweise durch Verwendung eines
Hebelsystems; sie könnte gleichfalls einseitig sein, so daß die Biegehaut nur die
Schließung des Ventils regelt.
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Diese erwähnte mechanische Abhängigkeit kann auch ebenso schwanken
wie die Abhängigkeit zwischen dem Schwimmer und dem Ventil bei den bekannten Schwimmerbehältern;
es genügt, daß die erwähnte Abhängigkeit derartig ist, daß die Lagenveränderung
der Biegehaut, die einer Volumenvergrößerung des Behälters entspricht, die Schließung
des Ventils hervorruft.
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Die Einzeleinrichtungen, wie die Führung des Ventils, der Biegehaut
usw., sind in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt.
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In der Fig. 3 ist beispielsweise eine abgeänderte Ausführungsform
der in Fig. i gezeigten Vorrichtung veranschaulicht, bei welcher die Biegehaut 9
nicht unmittelbar das Ventil 4. angreift. Hier wirkt die Biegehaut mittels der Stange
io und des Hebels 23, der um die .Achse 24 schwenkbar ist, auf das Ende der Stange
22 des Ventils .4 ein, die durch die Führung 2@ hindurchgeht. Die Verlängerung 31
der Stange io wird in 32-geführt. Wenn die Biegehaut sich hebt, so bewirkt sie die
Schließung des Ventils; die Öffnung des Ventils wird -dagegen durch- den Druck des
Brennstoffes hervorgerufen, der durch die Leitung i zugeführt wird.
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Die Biegehaut 9 ist mit einem Gewicht gespannt; dieses Gewicht wirkt
nicht unmittelbar auf die erwähnte Biegehaut ein. So ist es beispielsweise bei 26
an dem einen Ende des Hebels 23 angeordnet. Die durch die Arme des Hebels 23 hervorgerufene
Vervielfachung läßt ein viel geringeres Gewicht zu, als wenn dieses unmittelbar
auf die Biegehaut 9, und zwar mit derselben Kraftleistung, einwirken sollte.
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Schließlich kann die einzige vorhandene Biegehaut 9 noch durch mehrere
besondere Biegehäute ersetzt werden, die untereinander mechanisch verbunden sind
und in ihrer Vereinigung auf das Ventil q. einwirken. Die verschiedenen oben beschriebenen
Anordnungen können auch auf jede der besonderen Biegehäute Anwendung finden.
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Man kann in diesem Fall auch in einem Punkt, wo z. B. eine Düse angeordnet
ist, den Einfluß-der Neigungen und der Beharrungskräfte, die parallel zu einer bestimmten
senkrechten Ebene verlaufen, oder auch den Einfluß der Neigungen und der Beharrungskräfte-
ausschalten, - die in einer beliebigen Richtung wirken.
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Beispielsweise ist in der Fig..I eine Vorrichtung dargestellt, bei
welcher das Brennstoffventil durch die vereinigte Wirkung von zwei parallelen Biegehäuten
27 und 28 geregelt wird, deren Schwerpunkte durch eine Stange 29 verbunden sind.
Es ist leicht einzusehen, daß bei dieserVorrichtung-der gegen die Beschleunigungen
unempfindliche Punkt an einer Stelle 3o der Achse 29 in der Weise liegt, daß die
Produkte aus seinem Abstand von jeder der Biegehäute und aus ihrer Oberfläche gleich
sind.
In einer allgemeineren Weise sind bei einem System von parallelen
Biegehäuten, die an einer ihrer Seiten von dem Brennstoff und an der anderen von
einem gasförmigen Medium bespült werden, dessen Beharrungsvermögen vernachlässigt
werden kann, die Lagenveränderungen der erwähnten Biegehäute voneinander abhängig,
und der Punkt, der den Schwerpunkt der einzigen Biegehaut nach der Fig. 2 darstellt,
ist auch der Schwerpunkt der Gesamtanordnung der Flächen der verschiedene Biegehäute,
wobei man darauf bedacht sein muß, als positiv die Flächen der Biegehäute zu nehmen,
die von dem Brennstoff auf ihrer nach einer bestimmten Richtung liegenden Fläche
bespült werden, und negativ diejenigen zu nehmen, deren entgegengesetzt liegende
Flächen von dem Brennstoff bespült werden.
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Wenn man die mechanischen übertragungsv orrichtungen verwickelter
anordnet, Hebel u. dgl., so wird man in jedem besonderen Fall den Punkt, der gegenüber
den Beschleunigungen aller Richtungen unempfindlich ist, oder auch die Stelle der
Punkte bestimmen, die gegenüber den Beschleunigungen parallel zu einer gegebenen
senkrechten Ebene unempfindlich sind. Man bringt in diesem Punkt oder an einem dieser
Punkte eine Düse oder in allgemeinerer Weise eine mit reinem Brennstoff gespeiste
Zuführungsöffnung an, an deren Austrittsstelle der Brennstoff mit Luft gemischt
wird.
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Wenn der Apparat-mehrere Biegehäute besitzt, so kann jede dem Druck
ausgesetzt werden, der in dem Brennstoff an der Eintritts-oder Austrittsseite des
Ventils herrscht.
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In der Fig. 5 bezeichnet i den Eintritt des Brennstoffes. Die beiden
Biegehäute 33 und 3-. bilden einen Teil der Wandung der Kammer 35. Die Innenflächen
der Biegehäute 33 und 34 werden dem Druck auf der Eintrittsseite des Ventils q.
unterworfen. Die Biegehaut 9 bildet einen Wandungsteil der Kamrner 2, und ihre obere
Fläche ist dem Atmosphärendruck ausgesetzt. Die drei Biegehäute 33, 3-1- und 9 sind
durch eine Stange io verbunden. Sie werden durch ein Gewicht 36 und durch eine Feder
i i gespannt, welche durch die Büchse 37, die in dem zylindrischen Einsatzstück
38 geführt wird, gleitet. Der Druck, der in der Kammer 2 an der Austrittsseite des
Ventils q. herrscht, wird durch eine Leitung 39 übertragen, und eine Kammer 4.o
an der Innenseite der Biegehaut 33, z. B. die Biegehäute 33 und 3.4, werden in der
Weise bestimmt, daß sie die Wirkung des Eintrittsdruckes auf das Ventil 4. ausscheiden.
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Bei der Vorrichtung übertragen die Neigungen und die Beharrungskräfte
auf die Innenflächen der Biegehäute 33 und 34 Belastungsschwankungen, welche unabhängig
sind von der Öffnung des Ventils q., vorausgesetzt, daß letzteres nicht ganz geschlossen
ist.
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Hinsichtlich des Einflusses der Beharrungskräfte und der Neigungen
spielt sich also alles so ab, als ob das Ventil nicht vorhanden wäre, und alles,
was unter Bezugnahme auf die oben angezogenen Vorrichtungen gesagt worden ist, ist
auch auf die Vorrichtung nach der Fig. 5 anwendbar.
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Bei einer Vorrichtung, die Biegehautteile enthält, welche dem an der
Eintrittsstelle des Ventils herrschenden Druck unterworfen sind, und Biegehautteile,
die dem hinter dem Ventil an der Austrittsstelle herrschenden Druck ausgesetzt sind,
kann man auch, -indem man die bewegliche Einrichtung durch die gleichzeitige Wirkung
einer Feder und eines Gewichtes spannt; eins dieser beiden Organe in besonderen
Fällen fortfallen lassen; man kann hierbei in einem bestimmten Punkt der Auslaßleitung
einen Austrittsdruck schaffen, der unabhängig ist von den Beharrungskräften und
den Neigungen. Ebenso kann man in diesem Punkt eine Düse oder allgemein eine mit
reinem Brennstoff gespeiste Leitung anordnen, an deren Austrittsstelle der Brennstoff
mit Luft gemischt wird. Der Ausfluß aus dieser Leitung wird so den Einwirkungen
der Neigungen und der Beharrungskräfte entzogen. Im übrigen ist es auch möglich,
die erwähnte Düse oder im allgemeineren Sinn den Leitungsaustritt an einen Punkt
zu verlegen, wo nur der Einfluß der Beharrungskräfte oder der Neigungen gegenüber
einer bestimmten senkrechten Ebene ausgeschaltet wird (bei einem Flugzeugmotor beispielsweise
parallel zur Symmetrieebene des Flugzeuges).