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Magnetisch gesteuertes Verschlußventil für Kraftstoffleitungen Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoffhahn, dessen Aufgabe es ist, die Zufuhr von flüssigen
Brennstoffen zu Verbrennungsmotoren jeder Art automatisch zu steuern, und zwar insbesondere
in der Weise, daß die Brennstoffzufuhr beim Einschalten der Zündung automatisch
freigegeben und beim Ausschalten der Zündung automatisch gesperrt wird.
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Bisher sind bei allen Verbrennungsmotoren Kraftstoffhähne in Verwendung,
die entweder mit genau geschliffenen Kegeln oder mit Einsätzen aus Kork zur Erreichung
einer größtmöglichen Dichthaltung hergestellt werden. Die Hähne müssen mit der Hand
geöffnet bzw. geschlossen werden. Für alle Kraftfahrzeuge, und besonders für alle
Motorräder, bedeutet das, daß vor jedem Start der Hahn geöffnet und nach dem Halten
wieder geschlossen werden muß, da bei schräger Lage der Maschine die Gefahr des
Auslaufens von Kraftstoff aus dem Vergaser besteht. Ein weiterer Nachteil liegt
darin, daß, wie die Praxis zeigt, häufig gestartet wird, ohne den Benzinhahn vorher
geöffnet zu haben, so daß die Maschine dann kurz nach dem Start stehenbleibt. Wird
andererseits beim Abstellen des Motors vergessen, den Hahn zu schließen, entsteht
häufig ein Kraftstoffverlust.
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Durch die ständige Bewegung des Hahnes beim Öffnen und Schließen sind
seine Einzelteile und die Korkeinsätze einer starken Abnutzung ausgesetzt; der Hahn
muß daher häufig repariert oder erneuert werden. Der Kraftstoffverlust, der von
Beginn des Schadhaftwerdens des Hahnes bis zu
seiner Reparatur oder
Erneuerung öder durch Unachtsamkeit und Nachlässigkeit entsteht, übersteigt oftmals
erheblich die Kosten der Anschaffung eines neuen Hahnes.
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Es sind nun schon elektromagnetisch gesteuerte Verschlußventile bekanntgeworden,
die sich in der Praxis aber nicht bewährt zu haben scheinen. So gibt es ein elektroautomatisches
Verschlußventil, das von zwei voneinander unabhängigen Stromkreisen gesteuert wird.
Während der eine starke Stromkreis dazu dient, durch Anheben eines konisch zulaufenden
Bolzens das Ventil zu öffnen, dient der andere, schwächere Stromkreis dazu, den
angehobenen Bolzen in seiner Stellung festzuhalten. Bei Stromausfall ist jedoch
ein solches Ventil nicht mehr zu öffnen. Bei einer anderen Ausführung ist eine elektrische
Umschaltung der Kraftstoffzufuhr von Haupt- auf Reservetank vorgesehen.
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Die Nachteile und Mängel der bekannten Einrichtungen werden gemäß
der Erfindung dadurch vermieden, daß bei einem magnetisch gesteuerten Verschlußventil
der aus magnetisierbarem Material bestehende, als Kugel ausgebildete Ventilkörper
selbst den Anker bildet und entgegen seiner Schwerkraft von seinem Sitz durch das
magnetische Feld abhebbar ist, das durch die Wandungen des nicht magnetisierbaren
Ventilgehäuses hindurch wirksam ist. Das Magnetfeld kann sowohl durch einen Elektromagneten
als auch durch einen Permanentmagneten oder durch beide gebildet werden. Das Ventilgehäuse
besteht aus einem mit der Kraftstoffleitung beiderseits verbindbaren Rohr, dessen
Längsbohrung einen Sitz für den Ventilkörper aufweist. Der das Feld erzeugende Magnet
ist auf der Außenseite des Rohres in Höhe des Ventilsitzes angeordnet. Die die Ventilkugel
aufnehmende Bohrung muß so groß gehalten sein, daß ein schräg seitliches Ausweichen
der Kugel und damit Freigabe des Durchflusses ermöglicht wird. Der das Feld erzeugende
Elektromagnet wird mit der Zündanlage in bekannter Weise so verbunden, daß er beim
Einschalten des Zündstromes das Ventil anhebt, beim Abschalten aber zum Schließen
freigibt. Bei Stromausfall wird der permanente Magnet bedient, der durch Zu- und
Abklappen mit Hilfe eines Handschalters wirksam wird. Durch den Einbau von zwei
oder mehreren Kanälen innerhalb des Gehäuses können unabhängig voneinander zu steuernde
Leitungen für Haupt- und Reservekraftstoff geschaffen werden. Es besteht auch die
Möglichkeit, dieses Verschlußventil so zu gestalten, daß es einen lösbaren oder
auch nicht lösbaren Bestandteil des Vergasergehäuses bildet.
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Der Kraftstoffhahn nach der Erfindung eignet sich für alle Arten von
beweglichen und stationären Verbrennungsmotoren. Die natürliche Abnutzung während
des Betriebs ist so gering, daß die Lebensdauer des Hahnes die des Motors in jedem
Fall um ein Mehrfaches übertrifft. Durch die Herstellung des kraftstoffleitenden
Teils aus einem Stück ist ein Undichtwerden völlig ausgeschlossen. Für den Fall,
daß die Batterie durch Unachtsamkeit gänzlich erschöpft ist, besitzt der Hahn noch
zusätzlich eine mit der Hand zu bedienende Einstellvorrichtung. Ein unbedingt sicheres
Abdichten ist bis zu einer Neigung des Hahnes oder der Maschine von 6o° gewährleistet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Verschlußventils
dargestellt.
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Es zeigt Abb. r die schematisch dargestellte Gesamtansicht des Verschlußventils,
bestehend aus einem Mittelstück A, das an seinen beiden Enden Sechskante zum Ansetzen
der Montierschlüssel und Schraubengewinde für den Einbau in die Kraftstoffleitung
aufweist. Zwischen den beiden Sechskanten befindet sich an der einen Seite des Mittelstücks
der Permanentmagnet D, ihm gegenüber auf der anderen Seite der Elektromagnet C.
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Die Abb. a zeigt das rohrartige Gehäuse A des Ventils im Vertikalschnitt.
Es besteht aus Nichteisenmetall (Messing, Aluminium usw.) und enthält eine Bohrung
mit verschiedenen Durchmessern für den Zu- und Abfluß des Kraftstoffes. Der untere
Teil der Bohrung F für den Abfluß hat das übliche Maß, während sich der Durchmesser
des oberen Teils der Bohrung E für den Zufluß nach der Größe der gewählten Kugel
B richtet. Die aus Eisen bestehende Kugel B liegt auf der oberen Öffnung der kleinen
(unteren) im am Fahrzeug eingebauten Zustand mit lotrechter Achse verlaufenden Bohrung
F; wodurch infolge des Eigengewichts der Kugel und des vom Kraftstoff ausgeübten
Druckes eine unbedingt zuverlässige Abdichtung erzielt wird, zumal das untere Ende
der oberen Bohrung E entsprechend der Größe der Kugel ausgerundet ist. Bei der Betätigung
des Ventils wird die Eisenkugel B beim Einschalten der Zündung von einem Elektromagneten
C, der im Stromkreis der Zündspule liegt und mit dem zweiten Anschluß an die Masse
geführt ist, beiseite und gleichzeitig etwas hochgezogen, wodurch der Kraftstoffdurchfluß
freigegeben wird. Beim Abschalten der Zündung läßt der Elektromagnet die Kugel in
die Vertiefung am unteren Ende der oberen Bohrung E zurückfallen, wodurch die Kraftstoffzufuhr
wieder unterbrochen wird.
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Mit Hilfe des permanenten Magneten D, der gegenüber dem Elektromagneten
C auf der anderen Seite des Kraftstoffkanals liegt, kann bei einem Ausfall der Stromquelle
am Fahrzeug oder Motor, also bei einem etwaigen Anschieben, Anschleppen oder Ankurbeln,
das Ventil mit der Hand durch Anklappen des permanenten Magneten auf dieselbe Art
geöffnet werden. Bei laufendem Motor kann wieder auf elektrische Betätigung umgestellt
werden.
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Die Abb.3 gibt eine schematische Darstellung des von oben gesehenen
Verschlußventils mit dem rohrartigen Gehäuse A, der Eisenkugel B, dem rechts angeordneten
Elektromagneten C und dem letzteren gegenüberliegenden permanenten Magneten D.
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Die Abb. q. zeigt einen Horizontalschnitt durch das Gehäuse A, in
deren Mitte die Eisenkugel B
ruht, den Elektromagneten C und den
permanenten Magneten D, ebenfalls in schematischer Darstellung.
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Die elektrische Leistungsaufnahme der Magnetspule, die dadurch nicht
erwärmt wird, beträgt etwa i Watt, ein Strombedarf, der im Vergleich mit anderen
elektrischen Einrichtungen des Fahrzeugs bedeutungslos ist.
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Die äußere oder innere Gestaltung des kraftstoffleitenden Teils sowie
die Art der Anordnung der beiden Magnete ist für das Prinzip des Kraftstoffhahnes
nach der Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Durch Abschleifen der Außenfläche
des kraftstoffleitenden Teils in ungefähr seinem mittleren Drittel, und zwar bis
möglichst nahe an die Innenwände des kraftstoffleitenden Kanals an zwei gegenüberliegenden
Seiten, und zwar auf eine Stärke, daß die so gestaltete Außenwand als Handhabe für
einen Montierschlüssel dienen kann, wird die Montage des Hahnes an schlecht zugänglichen
Stellen wesentlich erleichtert. Eine weitere Erleichterung der Montage wird erzielt,
wenn unterhalb des oberen und oberhalb des unteren Schraubgewindes je ein Sechskant
stehengelassen wird. Auf die abgeschliffenen Außenwände des kraftstoffleitenden
Teils können nach seiner Montage der permanente und der Elektromagnet mit Blattfedern
aufgesteckt werden, was für die Montage der beiden Magnete ebenfalls eine große
Erleichterung bedeutet.
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Wird der Einbau eines Ventils für Reservekraftstoff gewünscht, so
kann diese Einrichtung durch Einsetzen einer zweiten Kugel in die Bohrung eines
zweiten Kraftstoffzufuhrkanals geschaffen werden, dessen obere Öffnung bzw. Verlängerung
im Kraftstofftank wie bei den bekannten Hähnen tiefer liegt als das Ende des Kraftstoffhauptkanals.
Beide Kraftstoffkanäle, eventuell mit entsprechend kleineren Durchmessern, laufen
parallel im rohrartigen Gehäuse des Hahnes nebeneinander, und zwar derart, daß der
längere, normale Kraftstoffkanal an der Seite verläuft, an der der Elektromagnet
anzubringen ist. Der kürzere, als Reservehahn gedachte Kraftstoffkanal mit der zweiten
Kugel. wird mit dem permanenten, mit der Hand zu betätigenden Magneten versehen,
ist also nicht mit der elektroautomatischen Steuerung verbunden.
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Der Kraftstoffhahn nach der Erfindung kann auch unmittelbar am Vergaser
angebracht werden, und zwar in der Weise, daß er direkt mit dem Einlaufstutzen des
Vergasers verbunden wird. In diesem Fall könnte der Hahn nach entsprechender Umarbeitung
auch mit dem Einlaufstutzen des Vergasers in einem Stück gearbeitet werden, wodurch
die Installation eines besonderen Kraftstoffhahnes überflüssig werden würde. Die
Lebensdauer des. Vergasers würde hierdurch nicht beeinträchtigt werden, da der elektroautomatische
Kraftstoffhahn eine erheblich längere Lebensdauer besitzt. Bei einem eventuellen
Vergaserbrand wird die Kraftstoffzufuhr sofort nach Abziehen des Zündschlüssels
unterbunden. Zusätzlich könnte auch noch ein Schalter, der unabhängig von der Zündung
arbeitet, die Kraftstoffzufuhr an- oder abstellen.