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Oberflächenvergaser für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
einen Oberflächenvergaser für Brennkraftmaschinen mit einem in der Saugleitung der
Maschine angeordneten porösen keramischen Einsatzkörper, der kapillare Durchgänge
besitzt und zur Aufnahme und Abgabe des Brennstoffes an die Verbrennungsluft dient.
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Die Verwendung von keramischen Einsatzkörpern für Oberflächenvergaser
ist zwar schon bekannt geworden. Bei diesen Einsatzkörpern handelt es sich aber
um einen Werkstoff, der beispielsweise aus Glas, Quarz, Metalloxyden oder Metallen
zusammeggesintert ist. Derartige Sinterkörper können aber nur eine verhältnismäßig
geringe Feinheit der Poren erreichen, weil die Porosität lediglich von der Korngröße
des Ausgangsstoffes abhängt. Entsprechend der Porengröße wird also hier nur eine
entsprechende grobe Zerstäubung der Flüssigkeit erreicht.
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Andererseits sind auch schon Vorrichtungen bekannt geworden, die ebenfalls
eine feinere Vernebelung des Brennstoffes erzielen sollen. Bei diesen Vorrichtungen
handelt es sich, im allgemeinen um die Verwendung von bekannten porigen ' Stoffen,
wie Holz, Schwamm, Baumwolle, Filz u. dgl. Mit diesen und ähnlichen Mitteln konnte
eine ausreichende feine Flüssigkeitsvernebelung nicht erzielt werden, da die verwendeten
Werkstoffe eine mehr .oder weniger starke Grobporigkeit besitzen, die unter keinen
Umständen an eine Feinporigkeit von i Mikron heranreicht.
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Andererseits weiß man, daß die Oberflächengröße körniger Massen im
umgekehrten Verhältnis zu ihrer Korngröße steht. Genau so steht es bei der zu zerstäubenden
Flüssigkeit. Im gleichen Verhältnis wird bei ihr die Oberfläche der Treibstofftröpfchen
kleiner und ihre wirksame Oberfläche größer. Solange man nun die Räume zwischen
den einzelnen Feststoffteilehen zum Durchtritt des Treibstoffgemisches verwendet,
um dieses zu zerstäuben, müssen sehr hohe Ansprüche an die Feinheit und Gleichmäßigkeit
des Ausgangsgekörns gestellt werden und vor allem an die Verarbeitung zum geformten
Oberflächenvergaser. -Nach der Erfindung wurde erkannt, daß hier mit wesentlich
geringeren Aufwendungen viel bessere Ergebnisse erreicht werden können, wenn für
den Durchtritt des Treibstoffes und, wenn nötig, auch der Brennstoffzusätze'nicht
die Zwischenräume von gelagerten Feststoffteilchen, sondern die bestehenden Poren
geeigneter fein verteilter Feststoffe verwendet werden. In diesem Fall tritt nämlich
die Bedeutung der Zwischenräume und damit auch die Feinheit der Aufteilung des Gekörns
wesentlich
zurück hinter der Beschaffenheit der Poren, welche die verwendeten Teilchen bereits
ursprünglich besitzen.
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Wenn man z. B. die unter der Bezeichnung Kieselgur bekannten netzartig
unterteilten Silicatpanzerrückstände von Diatomazeen und Bazillariazeen einem Brennprozeß
unterwirft, so werden die Poren der Einzelteilchen bloßgelegt. Sie halben einen
Durchmesser, der zwischen einem Tausendstel und einem Millionstel Millimeter beträgt.
Diese Tatsache ist zwar in der Naturwissenschaft bekannt; sie ist. jedoch noch nicht
für die Herstellung von Oberflächenvergasern verwertet worden.
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Nach der Erfindung besteht nun der Einsatzkörper des Oberflächenvergasers
aus zunächst geformter und sodann gebrannter Kieselgur, die unter Benutzung von
Bindemitteln und Druck nochmals so gebrannt worden ist, daß druckfeste Körper entstehen.
Ein auf diese Weise hergestellter Einsatzkörper besitzt die Fähigkeit, sehr große
Mengen Benzin o. dgl. mit verhältnismäßig großer Durchtrittsgeschwindigkeit hindurchzulassen
und an einen vorbeigeführten Luftstrom in Form kleinster Tröpfchen, also in Gestalt
eines Nebels, abzugeben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der Einsatzkörper von einem oder mehreren Dochten umgeben, während sich in seinem
Innern in der Längsrichtung verlaufende Bohrungen befinden, durch die der Luftstrom,
der mit den Tröpfchen angereichert werden soll, hindurchgeleitet wird. Durch die
angeordneten Dochte wird dem Einsatzkörper von außen her das Benzin oder ein ähnlicher
Treibstoff zugeleitet, der nun seinen Weg von den Dochten durch .die Poren des Einsatzkörpers
bis zu den oben beschriebenen Bohrungen nimmt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es mit ihr möglich
ist, Wasser so weit zu vernebeln, daß es als Zusatzmittel den Verbrennungsvorgang
günstig beeinflußt. Es ist bekannt, daß selbst kleinste in den Vergaser eines Motors
gelangende Mengen Wasser die Vergasung und damit den Lauf des Motors unterbrechen.
Andererseits ist es bekannt, daß ein geringer Zusatz von Feuchtigkeit sich sehr
vorteilhaft auf den Ablauf der Verbrennung und somit die Ausnutzung der Energie
des Brennstoffes auswirkt.
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Diese Erkenntnis macht sich die Erfindung zunutze. Sind nämlich dem.
flüssigen Treibstoff bereits, bevor er in das Kapillarsystem des Einsatzkörpers
gelangt, Wassermengen bis zu einer bestimmten Höhe zugesetzt, so kann das Wasser,
falls es sich um den Motor eines in ständiger Erschütterung befindlichen Verkehrsfahrzeuges
handelt, dem Kapillarsystem in bereits ausreichender Vermischung mit dem Treibstoff
zugeführt und mit ihm vernebelt werden. Da bei der Vernebelung außerordentlich feine
Tröpfchen entstehen, wird die Motorarbeit durch den Wasserzusatz e keineswegs gestört.
Es wird im Gegenteil eine gesteigerte Zündgeschwindigkeit erzielt und außerdem eine
noch weitere Steigerung der Nutzwirkung. Handelt es sich aber um einen keinen äußeren
Erschütterungen ausgesetzten stationären Treibstoffbehälter, dann braucht man nur,
um die oben geschilderten Wirkungen zu erzielen, eine Mischung des flüssigen Treibstoffes
mit dem zugesetzten Wasser herbeizuführen.
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Andererseits kann auch die Brennstoffflüssigkeit und das Wasser aus
getrennten Behältern mittels Dochten in'das Kapillarsystem eingeführt werden. In
diesem Fall wird die Mischung erst dann bewirkt, wenn die Flüssigkeiten vernebelt
sind. Demgemäß können . noch weitere Dochte um den Einsatzkörper angeordnet sein,
durch die dem Einsatzkörper getrennt von der Brennstoffflüssigkeit Wasser zugeführt
werden kann. Hierbei wird der Einsatzkörper mittels der Dochte aus zwei oder mehreren
Kammern gespeist, von denen beispielsweise die eine Benzin oder einen ähnlichen
Brennstoff enthält, während die anderen Kammern zur Aufnahme von Wasser oder sonstigen
Brennstoffzusätzen, wie Petroleum, Spiritus o. dgl., dienen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. z zeigt` einen Oberflächenvergaser im Längsschnitt.
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Abb. a zeigt einen Querschnitt durch den Vergaser gemäß der Schnittlinie
A-B in Abb. r.
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Wie .die Abbildungen erkennen lassen, trägt das Vergasergehäuse a
erfindungsgemäß den keramischen Einsatzkörper b. Der untere Teil des Vergasergehäuses
a ist als Benzinkammer c und Wasserkammer d ausgebildet. Der Einsatzkörper
b ist von einem Docht e
umhüllt, der in die Benzinkammer c eintaucht.
Ein neben diesem Docht e angeordneter, in der` Zeichnung nicht dargestellter Docht
taucht in die Wasserkammer d ein. Der Körper b ist mit in seiner Längsrichtung verlaufenden
Bohrungen von verschieden großen Durchmessern versehen. Durch einen Drehschieber
f sind diese Bohrungen nacheinander verschließbar. In dem dargestellten Vergaser
ist die Ansaugseite mit m und die Motorseite mit n bezeichnet. Auf der letzteren
wird durch den Motor der Unterdruck erzeugt. Wenn der Drehschieber von der Ansaugseite
des porösen Körpers her zu drehen sein soll, ist er, wie in der Abb. z dargestellt,
mit einer durch diesen Körper hindurchreichenden Spindel versehen, die einen Hand-
Nebel
trägt. In der Abb.2 ist die Spindel ,veggelasseri, weil dort angenommen ist, daß
der Schieber von der anderen Seite her zu drehen sein soll. Die kleinste der Bohrungen
enthält nun ein mit Einschraubgewinde versehenes Rohrstück"g, durch das man, je
nachdem man es mehr oder weniger weit hineinschraubt, die Durchflußöffnung dieser
Bohrung mehr oder weniger drosseln kann. Zu diesem Zwecke hat das Rohrstückg, einen
seitlichen Schlitz, der so lang ist, daß sich ein Teil von ihm außerhalb und sein
übriger Teil innerhalb des kegeligen Teiles des Gehäuses befinden kann. Der freie
Durchgang durch das Rohrstück g ist am größten, wenn das Rohrstück so weit in die
Wand hineingeschraubt ist, daß 'sich die eine Hälfte des Schlitzes innerhalb- und
die andere Hälfte des Schlitzes außerhalb des Gehäuses befindet. Das äußere Ende
des Rohrstückes g ist durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte, in der kegeligen
Wand des Gehäuses a vorgesehene gut verschließbare Öffnung zum Hinein- und Herausschrauben
zugänglich gemacht. Die Zuleitung h zur Benzinkammer c trägt ein federbelastetes
Rückschlagventil hl. Außer dieser Hauptzuleitung h ist noch eine Behelfszuleitung
i vorhanden. Eine - Luftdrosselklappe k erlaubt, das Vergasergehäuse ansaugeseitig
teilweise oder ganz zu verschließen. Ein Ventil l an der Zuleitung zum Wasserbehälter
d ermöglicht die Absperrung des Wasserzuflusses.
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Das Anlaufen des Motors erfolgt bei' geschlossenem Ventil 1. 'Alle
Bohrungen des Vernebelungskörpers b mit Ausnahme der kleinsten bleiben zunächst
geschlossen. Nötigenfalls ist hier durch Betätigen einer in der Abbildung nicht
ersichtlichen Benzinhandpumpe bei i die Benzinkammer c unter Druck zu setzen. Eine
zum Leerlaufbetrieb ausreichende Menge Treibstoff tritt dann durch die kleinste
Bohrung, d. h. durch das Rohrstück g des Einsatzkörpers hindurch, aus diesem aus.
Die Luftklappe k ist hierbei nahezu oder ganz geschlossen.
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Wird alsdann bei weiter geöffneter Drosselklappe k der Drehschieber
f im richtigen Drehsinn- bewegt, so öffnen sich nacheinander die einzelnen
Bohrungen von immer größerem Durchmesser. Dem vom Arisaugetakt des Motors erzeugten
Luftstrom bietet sich somit eine immer - größer werdende Durchgangsfläche des Einsatzkörpers
dar und damit eine immer mehr zunehmende Gemischmenge. Die Luftgeschwinidiggkeit
wird dabei ungefähr gleich gehalten. Die Vermehrung der Ansaugeluftmenge wird nicht
durch Erhöhung ihrer Strömungsgeschwindigkeit, sondern durch Vergrößerung der Durchgangsflächen
im Einsatzkörper erreicht. Das Rückschlagventil h@ ist so eingestellt, daß es sich
beim geringsten Unterdruck im Benzinbehälter c öffnet; sonst bleibt es geschlossen.
Hieraus folgt,. daß jegliche Schwimmereinrichtung entbehrlich wird, da das Ventil
h so eingestellt ist, daß es .den Druck einer Benzinsäule gerade aufwiegt.
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Bei mit ausreichenden Drehzahlen laufendem Motor kann dann .das Wasserventil
-1 geöffnet werden oder kann auch entsprechend dem Ventil lt, eingeregelt sein.
Das Wasser tritt alsdann durch den Einsatzkörper b hindurch und wird in kleinste
Flüssigkeitsbläschen zerstäubt bzw. vernebelt, die zusammen mit dem gleichfalls
vernebelten Benzin in den Luftstrom des Vergasers gelangen.
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Es ist natürlich ohne weiteres möglich, anstatt den Einsatzkörper
mit Bohrungen von verschiedenen Durchmessern zu versehen, ihn einfacher auszubilden
und durch einen Schieber o. dgl. je nach Bedarf abzudecken oder freizugeben. Desgleichen
kann die Vergrößerung oder Verkleinerung der Durchgangsfläche durch andere bekannte
Mittei' erreicht werden. Ferner kann der Einsatzkörper durch geeignete keramische
Prozesse mit Zonen verschiedener Porositätsfeinheit versehen werden, ,die nacheinander
in den Bereich des Luftstromes gebracht werden, um bei wechselnden Motordrehzahlen.
andere Vorbedingungen für die Vernebelung zu schaffen. Auch kann der Einsatzkörper
durch irgendwelche Mittel (z. B. elektrisch oder .durch die Abgase des Motors) geheizt
werden oder es kann das Treibstoffgemisch .oder der Treibstoff selbst erwärmt werden.
Endlich ist es möglich, die Mitverwendung von Wasser als Treibstoff noch besser
dadurch zu ermöglichen, daß Wasser und Treibstoff gemischt werden.
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Der neue -Oberflächenvergaser hat den bekannten gegenüber den Vorteil
einer größeren Wirtschaftlichkeit, weil durch eine wesentlich einfachere Aufbereitung
und Herstellungsweise ein feinporiges Erzeugnis hergestellt werden kann. Außerdem
besteht die Möglichkeit, die Zahl und Größe der Poren je. nach Auswahl <der Rohstoffe
weitgehend zu beeinflussen.