DE896738C - Duese fuer Druckluftzerstaeubung - Google Patents

Description

• Düse für Druckluftzerstäubung Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse zur Zerstäubung von Brennstoff, vorzugsweise von Leichtbrennstoff, wie Benzin od. dgl., mittels Druckluft, und zwar insbesondere für solche Brennkraftmaschinen, bei denen der Druckluft auf dem Wege von der Eintrittstelle des Brennstoffes bis zur Düsenmündung durch Druckabfall eine beträchtliche Beschleunigung erteilt wird. Hierdurch wird eine sehr wirksame und feine Zerstäubung- dies Brennstoffes erzielt, indem der sich beschleunigende Druckluftstrom ein kräftiges Zerreißen und Aufteilen der einzelnen Brennstofftröpfchen. bewirkt. Die Erfindung bezweckt eine noch weitere Verbesserung -dieser Wirkung. Gleichzeitig soll verhindert werden, .daß sich Rückstände an den Wänden des Düsenkanals absetzen können.
• Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß die Zerstiäubungsluft in mehrere Teilströme aufgeteilt und der Brennstoff in einen inneren Teilstrom eingeführt wird, während der oder die restlichen Teilströme von außen her, z. B. mittels eines ringdüsenförmigen Querschnittes, hinter der Zuführungsstelle des Brennstoffes dem inneren Teilstrom wieder zugeführt werden. Die Anordnung ist hierbei vorzugsweise derart getroffen, daß der innere mit Brennstoff beladene Teilstrom von dem äußeren, ringförmig in ihm ausmündenden Teilstrom ejektorartig erfaßt und beide Teilströme vor bzw. nach ihrer Vereinigung bis zum Anistritt aus der Düse durch stetige oder stufenweise Verengung des Düsenkanals einer Beschleunigung unterliegen. Der Brennstoff wird hierbei vorzugsweise unter Druck, möglichst jedoch unter verhältnismäßig nur geringem Überdruck, in den inneren Teilluftstrom, z. B. quer zur Strömungsrichtung desselben, eingespritzt. Durch die Erfindung wird eine besonders wirksame Zerstäubung des Brennstoffes dadurch erreicht, daß die insbesondere sich beschleunigende Druckluft nacheinander auf den Brennstoff zerstäubend einwirkt. Durch die Einführung des Brennstoffes in den inneren Teilluftstrom wird ferner erreicht, daß die nachträglich hinzutretenden äußeren Teilluftströme der Druckluft die noch urzerstäubten oder wenig zerstäubten Brennstoffteilchen an einer Berührung mit der Außenwand des Düsenkanals hindert und dadurch die Bildung von unerwünschten Rückständen im Düsenkanal unterbindet.
• Es sind zwar Düsen bekannt, bei welchen nie Zerstäubung unter Verwendung von Druckluft erfolgt und bei welchen für die Druckluft in der Zerstäuberdüse zwei parallel geschaltete Wege vorgesehen sind, wobei der eine Luftstrom die Förderung, der andere die Zerstäubung des Brennstoffes bewirkt. Bei diesen, bekannten Vergaserdüsen, wird der Brennstoff ohne eigenen Druck in eine im äußeren Teilluftstrom liegende Rinne eingelagert, in welcher er durch den hindurchtretenden äußeren Luftstrom in die Ansaugeluft der Maschine zerstäubt wird.
• Eine der erfindungsgemäßen Wirkung gleichwertige Zerstäubung wird hierbeii jedoch nicht erreicht. Der Brennstoff ist innerhalb der Zerstäubungskanäle in ständiger Berührung mit den äußeren Düsenwandungen, so daß eine Gewähr gegen eine unerwünschte Ablagerung von Rückständen an -den Wandungen nicht gegeben ist. Auch sind bewegliche Ventilteile vorgesehen, welche bei der Erfindung entbehrlich sind.
• Weitere Merkmale der Erfindung, insbesondere in Hinsicht auf eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Düse, sind der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles zu entnehmen.
• Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine derartige z. B. in der Lufteinlaßleitung einer Brennkraftmaschine angeordnete Zerstäuberdüse in vergrößertem Maßstab. Die Ladeluft strömt z. B. in Richtung der Pfeile a um den stromlinienförmig ausgebildeten Düsenkörper, dessen Tragteil b in geeigneter Weise in die Wandung der Einlaßleitung eingesetzt ist. Die Druckluft wird, z. B. mittels eines Drucklufterzeugers, durch den Druckluftkanal c, der Brennstoff, z. B. mittels einer Pumpe, durch die Bohrung d der Düse zugeführt. In den Hohlraum e des Düsenkörpers b ist mittels des Gewindes f das innere Düsenstück g mit dem zentralen Brennstoffkanal h und mittels des Gewindes i das die Düsenmündung j enthaltende äußere Düsenstück 1 derart eingeschraubt, daß es das innere Düsenstück kappenarti,g umschließt. Der Hohlraum des äußeren Düsenstückes endet gegen die Düsenmündung mit konischer .Abschlußfläche k. Ebenso ist das innere Düsenstück g bei m im wesentlichen konisch ausgebildet, wobei in die konische Endfläche mehrere, z. B. vier oder sechs, im wesentlichen radial verlaufende Nuten n eingefräst sind, in die eine entsprechende Anzahl Bohrungen o für .die Brennstoffzuführung ungefähr senkrecht einmünden. -Zwischen die beiden konischen Flächen k und m des. äußeren bzw. inneren Düsenstückes ist das Zwischenstück p mit entsprechend kegeliger Ausbildung eingesetzt. Es: besitzt einerseits eine .düsenförmig ausgebildete, sich an die Nuten. n im wesentlichen stetig anschließende Mittelbohrung q und andererseits auf der Seite der Konusfläche k eine Anzahl, z. B. ebenfalls; vier oder sechs, nutenförmige Ausnehmungen r, die den Ringspalt s bzw. einzelne über den Umfang verteilte Nuten mit der Düsenmündung j verbinden, wobei der Übergang von den Ausnehmungen r zur Düsenmündung j nach Art einer Ringdüse geformt ist. Der Spalt t zwischen dem äußeren und dem inneren Düsenstück verbindet ferner die Druckluftzuleitung c und den Hohlraum e mit dem Ring= spalt s bzw. den Kanälen n. Eine Dichtung bzw. eine metallene Zwischenscheibe u gewährleistet ein sattes Anliegen der einzelnen Düsenstücke Z, p, g bzw. das für den Durchtritt der Druckluft gegebenenfalls erforderliche Spiel.
• Die bei c z. B. mit einigen, etwa 4 bis 6 atü zugeführte Druckluft wird nach Durchströmen des Hohlraumes e und des Ringkanals t in zwei Zweig--ströme geteilt. Der eine Zweigstrom wird hierbei über die kegelförmig radial nach innen verlaufenden Kanäle n. zur Düsenbohrung q, der andere über den Ringspalt s und die kegelförmig angeordneten Kanäle r unmittelbar zur Düsenbohrung j geleitet, vor der er sich mit dem erstgenannten Teilstrom wieder vereinigt. Die Düsenmündung j besitzt hierbei entsprechend der größeren .durch sie strömenden Druckluftmenge einen größeren Querschnitt als die Düsenbohrung q; doch kann der Querschnitt gegebenenfalls auch relativ kleiner sein, als im Vergleich zum Querschnitt von q der hindurchfließenden Druckluftmenge entspricht, so daß sich die Druckluft, die beim Übergang von t nach q bereits in n erheblich beschleunigt wurde,' sich beim Übergang von q nach j weiter beschleunigt. Ebenso tritt, entsprechend den gewählten Querschnittsverhäl@tnissen, eine Beschleunigung des vori s über rnach j fließenden Teilstromes. dier Druckluft ein. Die Nuten n und r vermindern hierzu zweckmäßig ihren Ouerschnitt von außen nach innen. Der gegenüber der Druckluft z. B.- mit geringem Überdruck, beispielsweise 0,5 his 1,5 atü, über d und h zugeführte Brennstoff wird über die kegelförmig divergierend verlaufenden Bohrungen o in die Kanäle n des einen Druckluftstromes, z. B. senkrecht.oder unter einem spitzen Winkel zu diesem, eingespritzt und hierbei durch die sich beschleunigende Druckluft zunächst nach q und, von dort zur Düsenmündung j mitgerissen, wo er der zusätzlichen Zerstäubung durch den aus r kommenden Druckluftstrom ausgesetzt ist. Fein zerstäubt und mit der Druckluft vermischt wird er alsdann mit hoher Geschwindigkeit in die Ladeluft d der Lufteinlaßleitung der Maschine eingespritzt. Da die Kanäle n, in welche der aus den Bohrungen o kommende flüssige Brennstoff eingeführt wird, durch das Zwischenstück p bzw. durch die .dasselbe umgebenden Kanäle s, r gegen das äußere Düsenstück L isoliert sind, wird ein schädlicher Niederschlag des Brennstoffes an den Düsenwandungen vermieden.
• An Stelle der als Kanäle dienenden Nuten, beispielsweise ya, r, oder Bohrungen können natürlich auch zusammenhängende mehr oder weniger kegelförmige, flache oder gebogene Ringspaltkanäle zur Führung der Druckluftteilströme vorgesehen sein. Umgekehrt können die Ringkanäle, beispielsweise t, s, .durch einzelne Nuten, Bohrungen od. dgl. ersetzt werden. Ferner kann auch der Brennstoff durch einen zusammenhängenden Ringspalt oder auch unter Umständen durch eine zentrale Bohrung in ia bzw. q eingespritzt werden. Die Einführung des Brennstoffes kann ferner gegebenenfalls auch unter höherem Druck oder auch durch die Saugwirkung .der sich beschleunigenden Druckluft erfolgen. Statt in zwei Teilströme, die im Ausführungsbeispiel durch die Nuten und Einfräsungen n bzw. r ihrerseits wieder in mehrere parallele Einzelströme unterteilt sind, kann der Druckluftstrom auch in mehr als zwei Teilströme unterteilt werden, wobei der Brennstoff in mehr als einen Teilstrom der Druckluft eingeführt werden kann.
• Die Erfindung ist für Viertakt- und Zweitaktmaschinen und für alle Verwendungszwecke, insbesondere für Maschinen mit Benzineinspritzung, z. B. auch für Kraftfahrzeugmotoren, anwendbar.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Düse zur Zerstäubung von Brennstoff in Brennkraftmaschinen mittels Druckluft, insbesondere derart, daß der Brennstoff in den sich beschleunigenden Druckluftstrom eingeführt und in diesem zerstäubt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsluft in mehrere Teilströme aufgeteilt und der Brennstoff in einen inneren Teilstrom eingeführt wird, während der oder die restlichen Teilströme von außen her, z. B. mittels eines ringdüsenförmigen Querschnittes, hinter der Zuführungsstelle des Brennstoffes dem inneren Teilstrom wieder zugeführt wird.
2. 2. Düse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der innere mit Brennstoff beladene Teilstrom von dem äußeren, ringförmig in ihn ausmündenden Teilstrom ejektorartig erfaßt und beide Teilströme vor bzw. nach ihrer Vereinigung bis zum Austritt aus der Düse durch stetige oder stufenweise Verengung des Düsenkanals einer Beschleunigung unterliegen.
3. 3. Düse nach Anspru..ch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff unterDruck, zweckmäßig jedoch unter verhältnismäßig geringem Überdruck, in den inneren Teilluftstrom, z. B. quer zur Strömungsrichtung " desselben, eingespritzt wird. q..
4. Düse nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft durch einen Ringkanal oder .durch im wesentlichen im Ringe angeordnete Einzelkanäle axial zugeführt wird:, welche sich in mehrere kegelig nach innen verlaufende Teilkanäle verzweigen, die sich in einer gemeinsamen zentralen Austrittsdüse wieder vereinigen und der Brennstoff in den oder die inneren, kegelförmig nach innen gerichteten Teilkanäle eingeführt wird.
5. 5. Düse nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigkanäle für die Druckluft durch ein in die Düse eingesetztes Zwischenstück gebildet werden.
6. 6. Düse nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse aus einem äußeren, die Düsenmündung enthaltenden Stück, einem die Zweigkanäle für die Druckluft. enthaltenden bzw. begrenzenden, in das äußere Stück eingesetzten Zwischenstück und einem die Brennstoffzuführung enthaltenden inneren Stück besteht, wobei .die Druckluftzuführungskanäle zweckmäßig durch einen Ringspalt bzw. einzelne Nuten od. dgl. zwischen dem inneren und dem äußeren Düsenstück gebildet werden.
7. 7. Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück konisch in das äußere Düsenstück eingesetzt und das innere Düsenstück mit ebenfalls. konischer Fläche auf das Zwischenstück aufgesetzt ist, wobei die einzelnen Druckluftkanäle zweckmäßig durch Spalte, Nuten od. dgl. in den Berührungsflächen der einzelnen Düsenstücke gebildet Zverden. B. Düse nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff an einer Stelle in die Druckluft eingeführt wird, welche gegenüber dem äußeren Düsenstück, z. B. durch das eingesetzte Zwischenstück und die dasselbe umgebenden Druckluftkanäle, isoliert ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 379 992-