Vorrichtung zur Vernebelung von Flüssigkeiten mittels eines Kreisels,
insbesondere zur Brennstoffgemischbildung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Vernebelung von Flüssigkeiten mittels eines Kreisels,
insbesondere zur Brennstoff-Luft-Gemischbildung für Brennkraftmaschinen.Device for nebulizing liquids by means of a gyroscope,
in particular for fuel mixture formation for internal combustion engines. The invention
relates to a device for atomizing liquids by means of a gyroscope,
in particular for fuel-air mixture formation for internal combustion engines.
Es sind zwar schon früher Arstäubungsvorrichtungen mit Kreiseln vorgeschlagen
worden, bei denen sich die Profiltangente nach dem Rande zu immer mehr der radialen
Richtung nähert. Die eigentliche Tropfenauflösung der Flüssigkeit erfolgt jedoch
hier stets durch Düsen, wobei die Flüssigkeit entweder unter Druck gesetzt und ausgespritzt
oder durch Unterdruck :der an der Düse vorbeistreichenden Luft nach dem V enturirohrprinzip
herausgesaugt und von der Luft in Tropfen aufgelöst wird, während der Kreisel stets
ausschließlich die Aufgabe hat, die Feinheit und Gleichmäßigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches
zu verbessern. Jedenfalls sind die bekannten Nachteile des Vergaserprinzips bei
`diesen Zerstäubervorrichtungen nicht vermieden. Nach der Erfindung ist der Kreisel
derart ausgebildet, daß sich die Flüssigkeit auf der Oberfläche bei der Drehung
als sehr dünner Flüssigkeitsfilm ausbreitet. Die Flüssigkeit kann in diesem Falle
in unzerstäubtem Zustande der Oberfläche des Kreisels zugeführt werden. Dabei kann
unter geeigneten Umständen eine beträchtliche Vorverdampfung stattfinden, also ein
Flüssigkeits-Luft-Gemisch molekularer Feinheit entstehen. Am Kreiselrand findet
dann bei geeigneter konstruktiver Gestaltung eine kontinuierliche Ablösung des Flüssigkeitsfilms
und Auflösung in Tropfen geringster Dimension statt, die, mit großer Geschwindigkeit
in die quer zum Rand vorbeistreichende Luft abgeschleudert und dabei infolge ihrer
großen Relativgeschwindigkeit zur Luft weiterhin zerteilt werden. Eine zusätzliche
oder vorhergehende Gemischaufbereitung durch einen Vergaser erübrigt sich also.
Voraussetzung für die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms ist, daß, an
keiner
Stelle der Kreiseloberfläche die Normalkomponente der Fliehkraft eine Ablösung der
Flüssigkeit vor Erreichung des Kreiselrandes hervorruft, d. h. die Normalkomponente
der Fliehkraft muß an jedem Punkt kleiner sein als die Adhäsionskraft der Flüssigkeit
an der Kreiseloberfläche.It is true that work devices with gyroscopes have been proposed earlier
been, in which the profile tangent to the edge to more and more of the radial
Direction is approaching. However, the actual drop dissolution of the liquid takes place
here always through nozzles, whereby the liquid is either pressurized and sprayed out
or by negative pressure: the air flowing past the nozzle according to the V enturi tube principle
sucked out and dissolved into drops by the air, while the top is always
has the sole task of the fineness and uniformity of the fuel-air mixture
to improve. In any case, the known disadvantages of the carburetor principle are at
`Not avoided these atomizing devices. According to the invention is the top
designed in such a way that the liquid is on the surface during rotation
spreads out as a very thin film of liquid. The liquid can in this case
be fed in the non-atomized state of the surface of the gyro. Here can
a considerable pre-evaporation take place under suitable circumstances, so a
A liquid-air mixture of molecular fineness is created. Finds at the edge of the roundabout
then, with a suitable structural design, a continuous separation of the liquid film
and dissolution into drops of the smallest dimension takes place, which, with great speed
hurled into the air sweeping past across the edge and thereby as a result of it
high relative speed to the air continue to be divided. An additional
or previous mixture preparation by a carburetor is not necessary.
A prerequisite for the formation of a liquid film is that, on
none
Place the top surface the normal component of the centrifugal force a replacement of the
Causes liquid before it reaches the edge of the top, d. H. the normal component
the centrifugal force must be less than the adhesive force of the liquid at any point
on the surface of the top.
Bei der Anwendung der Erfindung auf die Gemischbildung einer Brennkraftmaschine
ergeben sich also folgende Vorteile: Die Betriebssicherheit wird beträchtlich erhöht,
weil durch Fehlen eines wesentlichen Unterdruckes im Zerstäubungs- und Verdampfungsraum
keine Vereisungsgefahr besteht, die Brandgefahr infolge geringerer Kraftstoffansammlung
nahe dem Motor vermindert ist, eine Lagenempfindlichkeit sowie empfindliche und
zahlreiche Konstruktionselemente nicht vorhanden sind und schließlich keine Verstopfungsmöglichkeit
durch Wasser oder kleinere Fremdkörper besteht. Weiterhin wird der Motorwirkungsgrad
und die Motorleistung wesentlich verbessert, da infolge der überaus feinen Zerstäubung
ein geringer Luftüberschuß erforderlich und durch Wegfall der Luftdrosselung die
Füllung erhöht wird. Schließlich wird die Verwendung verschiedener auch schwer siedender
Kraftstoffe ohne wesentliche Änderung des Gerätes möglich, wobei dessen Gewicht
und Größe sehr gering und sein Energiebedarf vernachlässigbar klein ist. Im Hinblick
auf diese erheblichen Vorteile kann der Kreiselantrieb ohne Bedenken in Kauf genommen
werden. Um die kontinuierliche Ablösung des Kraftstoffilms von der Kreiseloberfläche
zu gewährleisten und die Zerstäubung auf den optimalen Wert zu bringen, wird der
Kreiselrand am besten messerartig scharf ausgebildet.When applying the invention to the mixture formation of an internal combustion engine
This results in the following advantages: The operational safety is increased considerably,
because of the lack of a substantial negative pressure in the atomization and evaporation chamber
there is no risk of icing, the risk of fire due to less fuel accumulation
is decreased near the engine, a position sensitivity as well as sensitive and
numerous construction elements are not present and finally no possibility of clogging
consists of water or small foreign bodies. Furthermore, the engine efficiency
and the engine performance is significantly improved as a result of the extremely fine atomization
a small excess of air is required and, by eliminating the air throttling, the
Filling is increased. Eventually the use of different ones also becomes higher boiling points
Fuels without significant change to the device possible, whereby its weight
and size is very small and its energy requirements are negligibly small. With regard to
The gyro drive can accept these considerable advantages without hesitation
will. About the continuous detachment of the fuel film from the surface of the gyroscope
to ensure and to bring the atomization to the optimal value, the
The edge of the top is best made sharp like a knife.
Es ist ferner noch darauf hinzuweisen, daß ein auf die Kreiseloberfläche
gerichteter Luftstrom den feinen Flüssigkeitsfilm zerstören kann. Dabei ist empfehlenswert,
einen trichterförmigen Schirm vor dem Kreisel anzubringen, der die darauf gerichtete
Luftströmung nach dem Kreiselrand hin ablenkt und nur einige Löcher enthält, welche
einem Teil des Luftstromes zum Zwecke der V orverdampfung der Flüssigkeit den Zutritt
zur Kreiseloberfläche gestattet.It should also be pointed out that a
directed air flow can destroy the fine liquid film. It is recommended that
to attach a funnel-shaped screen in front of the top, which is directed towards it
Airflow deflects towards the edge of the top and only contains a few holes, which
a part of the air flow for the purpose of pre-evaporation of the liquid
allowed to the surface of the gyro.
Die Vernebelung schwer verdampfender Kraftstoffe kann man dadurch
verbessern, daß man die Innenfläche des Schirmes oder den Kreisel selbst beheizt.This makes it possible to atomize hard-to-evaporate fuels
improve that you heat the inner surface of the screen or the top itself.
'In dem Ausführungsbeispiel ist .ein Längsschnitt durch einen Zerstäuber
nach der Erfindung für Gemischbildung eines Flugzeugsternmotors dargestellt. An
das Gehäuse a des Motors ist ein Ansaugstutzen b mit einem Brennstoffkanal e angeflanscht.
Dieser Kanal c mündet in einen Ringraum d eines Armes e, der den Brennstoff durch
eine Anzahl Löcher/ einer Führungsbuchse g an den Führungszapfen lt eines
Kreisels i treten läßt. Aussparungen k an der Führungsbuchse g in Schraubenlinienform
sorgen dafür, daß der Brennstoff auf die Schleuderflächel des Kreisels und von da
durch Fliehkraft an den äußeren scharfkantigen Rand m gelangt. Ist die Führungsbuchse
aus Kunstharz, so braucht der Führungszapfen la sich nicht auf die Weiterleitung
des in den Aussparungen k lagernden Brennstoffes zu beschränken, sondern kann zugleich
zum Abfangen der Biegungskraft benutzt werden, die in Form von Kreiselkräften bei
Fahrzeugen auftreten. Ist die Führungsbuchse aus Metall oder sind größere Unreinigkeiten
im Brennstoff zu befürchten, so wird man auf die Aussparun-gen k ganz verzichten
und nur einen Ringspalt vorsehen, in welchen der Führungszapfen lt des Kreisels!.
hineinragt. Wird in diesem Falle die Führungsbuchse g nicht fest mit dem Arm e des
Gehäuses verbunden, sondern ähnlich einer Schraube mit steilen Gewindegängen versehen
und durch Federn in Richtung des Kreisels gedrückt, so wird irgendein Sandkorn oder
eine Faser eine zeitweise Kupplung zwischen Zapfenft und der Führungsbuchse g bilden
und die Buchse für einen Augenblick verdrehen. Bei dieser Verdrehung zieht sich
die Buchse vom Zapfen zurück und gibt dadurch dem Schmutzteilchen den Weg nach dem
Kreisel frei. Der Kreisel ist in einem Lagern geführt und über eine geeignete Rutschkuppelung
bei o entweder mit der Kurbelwelle des Motors oder mit einem Hilfsantrieb gekuppelt.
Ferner ist ein Trichterp vorgesehen, welcher wie die Führungsbuchse g durch eine
als Verschlußkappe ausgebildete Gegenmutter q an dem Arme des Ansaugstutzen b befestigt
ist und die Luft möglichst ohne Wirbelbildung von der Ansaugöffnung r nach den Verteilerrohren
s leitet. Zugleich verhindert der Trichter, daß die feine Brennstoffschicht auf
der Kreiseloberfläche L durch die darauf prallende Ansaugluft zerrissen wird. In
diesem Trichter sind einige öifnungen t angebracht, die einem kleinen Teil der Ansaugluft
den Zutritt gestatten und neben der Kühlung der Kreiselfläche l zugleich eine Verdampfung
des Brennstoffes auf seinem Wege nach dem äußeren Rande in unterstützen. Diese Verdampfung
kann noch dadurch gesteigert werden, daß der Trichter auf seiner Innenseite geheizt
wird. Es dürfte jedoch in den meisten Fällen genügen, durch eingeschränkte Kühlung
des Kreisellagers die dort erzeugte Reibungswärme an den Kreisel und von da an den
Brennstoff gelangen zu lassen. Die entstehenden
Brennstoffdämpfe
werden einmal durch die aus den erwähnten öffnungen t nachströmende Luft zum anderen
durch die Fliehkraftwirkung der Kreiselscheibe an den Rand des Kreisels und von
da mit der übrigen Ansaugluft nach den Verteilerrohren befördert. Bei Wahl eines
sehr geringen Abstandes zwischen Kreiselrand m und Rand des Trichters p kann durch
die außen vorbeistreichende Brennluft an dieser Stelle noch eine zusätzliche Sogwirkung
erzeugt und dadurch das Absaugen der Brennstoffdämpfe aus dem Raum zwischen Kreisel!
und Trichter p unterstützt werden.In the exemplary embodiment, a longitudinal section through an atomizer according to the invention for mixture formation of an aircraft star engine is shown. An intake port b with a fuel duct e is flanged to the housing a of the engine. This channel c opens into an annular space d of an arm e, which allows the fuel to pass through a number of holes / a guide bushing g on the guide pin lt of a top i. Recesses k in the helical shape of the guide bushing g ensure that the fuel reaches the centrifugal surface of the gyro and from there by centrifugal force to the outer sharp-edged edge m. If the guide bushing is made of synthetic resin, the guide pin la need not be limited to the forwarding of the fuel stored in the recesses k, but can also be used to absorb the bending force that occurs in vehicles in the form of gyroscopic forces. If the guide bushing is made of metal or if there is a risk of major impurities in the fuel, the recesses k will be completely dispensed with and only an annular gap provided in which the guide pin lt of the gyro! protrudes. If, in this case, the guide bushing g is not firmly connected to the arm e of the housing, but rather has steep threads similar to a screw and is pressed by springs in the direction of the gyroscope, any grain of sand or a fiber is a temporary coupling between the pin and the guide bushing g and twist the socket for a moment. During this rotation, the bushing pulls back from the pin, thereby allowing the dirt particles to pass through to the top. The gyro is guided in a bearing and coupled via a suitable slip clutch at o either with the crankshaft of the engine or with an auxiliary drive. Furthermore, a funnel p is provided which, like the guide bushing g, is fastened to the arms of the intake manifold b by a lock nut q designed as a closure cap and directs the air from the intake opening r to the manifold pipes s with as little turbulence as possible. At the same time, the funnel prevents the fine fuel layer on the top surface L from being torn by the intake air impinging on it. In this funnel there are some openings t which allow a small part of the intake air to enter and, in addition to cooling the top surface 1, also support the evaporation of the fuel on its way to the outer edge. This evaporation can be increased by heating the inside of the funnel. In most cases, however, it should be sufficient to allow the frictional heat generated there to reach the top and from there to the fuel through limited cooling of the gyro bearing. The resulting fuel vapors are conveyed on the one hand by the air flowing in from the openings t mentioned, on the other hand by the centrifugal force of the gyro disk to the edge of the gyro and from there with the rest of the intake air to the distributor pipes. If a very small distance is selected between the edge of the top m and the edge of the funnel p, the combustion air flowing past can generate an additional suction effect at this point and thus the suction of the fuel vapors from the space between the top! and funnel p are supported.