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Einrichtung zur Kohlenstaubzufuhr bei Brennkraftmasehinen.
Bei den bekannten Brennkraftmasehinen für pulverförmige Brennstoffe wird der Brennstoff, für den in erster Linie Kohlenstaub in Betracht kommt, entweder unmittelbar oder unter Vermittlung einer Abmess-oder Abteilkammer aus einem Behälter in eine dem Maschinenzylinder vorgeschaltete Kammer befördert, in welcher das Brennstoffluftgemisch entzündet wird und aus welcher es brennend in den Zylinder übertritt. Im ersten Fall erfolgt die Einführung des Kohlenstaubes in die Vorkammer entweder durch einen besonderen Förderluftstrom oder durch den Unterdruck, der während des Saughubes im Maschinenzylinder entsteht.
Während des Saughubes wird der Zylinder bzw. die Vorkammer durch das geöffnete Brennstoffventil hindurch mit dem Brennstoffbehälter in Verbindung gesetzt und der Unterdruck, oder richtiger die Differenz zwischen dem im Behälter herrschenden atmosphärischen Druck und der Saugspannung, befördert den mit Luft durchsetzten Kohlenstaub in die Vorkammer. Hiebei hängt die jeweilige Fördermenge davon ab, mit welcher Intensität die in den Zylinder strömende Ansaugluft auf den Brennstoffvorrat einwirken gelassen wird.
Die je Arbeitsgang der Maschine, insbesondere bei kleiner Belastung und beim Leergang derselben, notwendigen Kohlenstaubmengen sind bekanntlich volumsmässig sehr gering. Würde nun die Öffnung, durch welche der anzusaugende Kohlenstaub hindurchtreten muss, verhältnismässig gross bemessen werden, so hätte dies eine unzulässige Herabsetzung der Empfindlichkeit der Regelung zur Folge ; ausserdem würden zusammenhaftende und kleine Klümpchen bildende Kohlenstaubmengen unaufgelöst und nicht mit Luft gemengt durch den Eintrittsquerschnitt hindurch in die Vorkammer des Maschinenzylinders gelangen und könnten innerhalb des Arbeitshubes nicht mehr restlos verbrennen.
Bei kleiner Bemessung des Ansaugquersehnittes dagegen tritt die Gefahr von Stauungen und Klümpchenbildung vor diesem Querschnitt auf, insbesondere, wenn der Kohlenstaub nicht vollkommen trocken und nicht von ganz gleichmässiger Korngrösse ist.
Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen, die mit Ansaugung des staubförmigen Brennstoffes durch den Unterdruck des Maschinenzylinders arbeiten, und hat Einrichtungen zum Gegenstand, durch welche die oben erwähnten Schwierigkeiten behoben werden. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Ansaugung des mit Luft durchsetzten Brennstoffes aus dem Behälter durch einen sich in der Strömungsrichtung des Brennstoffes zunächst verengenden und sodann erweiternden Düsenkanal erfolgt, um durch die allmähliche Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit und umgekehrt sowohl Zusammenballungen von Kohlenstaubteilchen hintanzuhalten als auch vorhandene Klümpchen aufzulösen,
dadurch eine gute Vermengung des Kohlenstaubes mit der Zumiseh- luft sowie eine restlose Verbrennung und letzten Endes eine hinreichende Empfindlichkeit der Regelung zu erzielen. Ausserdem hat die Erfindung Verbesserungen für die Anpassung der Maschine an verschiedene Kohlenstaubsorten sowie für die Zuführung und Regelung der Ansaugluft zum Gegenstand.
In der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichenden Zeichnung sind der gleichzeitig als Ansaugvorriehtung und als Mischkammer ausgebildete kleine Zwischenbehälter für den Kohlenstaub sowie das sich an ihn anschliessende Brennstoffventil im Schnitt dargestellt.
Aus einem in der Zeichnung nicht dargestellten Vorratsbehälter wird der möglichst trockene, aufgelockerte und mit Luft durchsetzte Kohlenstaub einem kleinen Zwischenbehälter 2 zugeführt, der vorzugsweise nach unten ein wenig verengt und oben durch einen Deckel 3 geschlossen ist. In einer zentralen Öffnung des Deckels ist ein oben und unten offener rohrförmiger Körper 4 mit lotrechter Achse eingesetzt, dessen unteres Ende bis in die Nähe des Bodens 5 des Behälters 2 reicht. Der rohrförmige Einsatzkörper 4 ist oben durch eine Kappe 6 geschlossen, deren Flansch durch
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Schrauben mit dem Deckel 3 verbunden ist und dadurch einen Randflansch des Einsatzkörpers 4 festklemmt.
Diese Kappe 6 ist mit Eintrittsöffnungen 7 für die durch den Unterdruck im Zylinder anzusaugende Zumisehluft sowie mit einem sich nach oben erstreckenden rohrförmigen Fortsatz 8 versehen.
In dem Einsatzkörper 4 ist ein engerer rohrförmiger Körper 9 mittels eines Gewindes 11 eingeschraubt, der oben mittels eines Flansches 10 an der Innenfläche des Einsatzkörpers 4 dicht anliegt.
Der rohrförmige Körper 9 ist durch einen Boden 12 geschlossen und mit einem über diesen Boden nach unten vorragenden Rohrfortsatz 1. 3 verbunden, der zusammen mit dem Boden 12 eine Art Kappe bildet. Die Innenwand des rohrförmigen Einsatzkörpers 4 ist in der Nähe des unteren Endes mit einer Stufe 14 versehen, oberhalb welcher der Rohrfortsatz 13 mit der Innenfläche des Einsatzkörpers 4 einen Mantelraum 15 bildet, der mit dem Innenraum des Rohres 9 durch mehrere, zur Achse des letzteren geneigte Bohrungen 16 in Verbindung steht. Der Teil 9 ist durch das Gewinde 11 in dem rohrförmigen Einsatzkörper 4 lotrecht verstellbar und wird mittels einer kleinen Klemmsehraube 17 derart festgelegt, dass der untere Rand des Fortsatzes 13 mit der Stufe 14 des Rohrstückes 4 einen Ringspalt 18 bildet, dessen Breite somit änderbar ist.
Der Boden5 des Behälters 2 ist mit einer zentralen Öffnung 20 versehen, durch die ein lotrechtes Rohr 21 in den Behälter hineinragt. Dieses Rohr 21 ist mit einem Flansch 22 versehen, der ungefähr die Grösse des Behälterbodens 5 besitzt und mit diesem durch mehrere Schrauben 23 verbunden ist.
Auf dieses Rohr 21 ist ein rohrförmiger Düsenteil 24 vorzugsweise auswechselbar aufgeschoben, dessen Aussenfläche in der Strömungsrichtung des Kohlenstaubes zunächst zunehmende und dann abnehmende Durchmesser besitzt, indem er beispielsweise nach Art eines Doppelkegels ausgebildet ist. Dieser Düsenteil 24 ragt in das untere Ende des rohrförmigen Einsatzkörpers 4 sowie in die von dem Fortsatz 13 und dem Boden 12 des Rohres 9 gebildete Kappe hinein und bildet mit der Innenfläche des rohrförmigen Einsatzkörpers 4 und dieser Kappe einen mantelförmigen Düsenkanal 25, dessen ringförmige Querschnitte bis ungefähr zur Höhenmitte des Düsenteils 24 eine abnehmende und danach wieder zunehmende Breite aufweisen.
An das Rohr 21 bzw. dessen Flansch 22 schliesst sieh unten ein rechtwinkelig gebogenes Rohr 27 an, das mittels eines Flansches 28 an das Gehäuse 29 des Brennstoffventils angeschlossen ist. Der Ventilkegel 50 ist an einer Hohlspindel31 angeordnet und wirkt mit einer kreisförmigen Schliess kante : J2 des Gehäuses zusammen. Die Betätigung des Ventilkörpers 30 erfolgt durch die Steuerung der Maschine
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Büchse 35 ist mit Dichtungsringen 36 versehen und behufs vollkommener Abdichtung durch eine Leder-oder Gummimanschette. 37 mit der Ventilspindel 31 verbunden. An das Gehäuse 29 des Brennstoffventils schliesst sich unten die dem Zylinder der Brennkraftmaschine vorgeschaltete Vorkammer an, in welcher die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches erfolgt.
Diese Vorkammer ist, da sie nicht Gegenstand der Erfindung bildet, in der Zeichnung weggelassen.
In dem Rohrfortsatz 8 der Abdeckkappe 6 ist ein Hohlkolben 40 verschiebbar angeordnet, der unten geschlossen ist und in einen Dorn 41 endigt, der in den Rohrkörper 9 hineinragt. In dem oberen Ende des Teiles 9 ist ein ringförmiger Düsenkörper 42 eingesetzt, der mit dem Dorn 41 einen Ringspalt 43
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Stange 44 mit dem Dorn 41 und dem Hebel 45 dienen Gelenkbolzen 47 und 48.
Bei Beginn des Saughubes wird das Ventil 30 geöffnet, indem seine Spindel durch die Steuerung der Maschine abwärts bewegt wird. Der im Zylinder entstehende Unterdruck bewirkt nun ein Ansaugen der atmosphärischen Luft durch die Eintrittsöffnungen 7, den Ringspalt 43, den Innenraum und die Schrägbohrungen des Rohrkörpers 9, den Ringraum 15, den Ringspalt 18 und durch das in das Ventilgehäuse 29 mündende Ansaugrohr 21 ; der Weg, den die Saugluft nimmt, ist in der Zeichnung durch die Pfeile I angedeutet. Gleichzeitig wird der Kohlenstaub aus dem Behälter 2 in der Richtung der Pfeile Il durch den Düsenkanal 2J hindurch angesaugt und vermischt sieh hinter dem Ringspalt 18 mit der Ansaugluft.
Je grösser nun der von dem Drosseldorn 41 mit dem ringförmigen Düsenkörper 42 gebildete Durchtrittsquerschnitt für die Ansaugluft ist, desto kleiner ist die auf den Kohlenstaub ausgeübte Saugwirkung. In der Zeichnung ist der Drosseldorn 41 in seiner Tiefstellung dargestellt, die er bei Vollbelastung der Maschine einnimmt. Bei abnehmender Belastung hebt der Maschinenregler den Drosseldorn 41 und bei Leergang der Maschine nimmt dieser seine Höchstlage ein, in welcher somit die auf den Kohlenstaub ausgeübte Saugwirkung am kleinsten ist.
Die allmähliche Verengung und Erweiterung des Ansaugkanals 25 für den Kohlenstaub (ungefähr nach Art eines Venturirohrs) hat zunächst eine Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit und hinter dem engsten Düsenquersehnitt von Geschwindigkeit in Druck zur Folge. Der mit Luft durchsetzte Kohlenstaub tritt daher mit Atmosphärendruck in den Ansaugkanal 25 ein, worauf bis zum engsten Querschnitt der Druck kleiner, die Geschwindigkeit des Kohlenstaub-Luft-Gemisches dagegen grösser wird ; hinter dem engsten Düsenquerschnitt tritt der umgekehrte Vorgang ein.
Infolgedessen
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werden nicht nur Stauungen und Zusammenballungen des Kohlenstaubes zu Klümpchen hintan- gehalten, sondern die Kohlenstaubteilehen werden beim Durchströmen durch den Düsenkanal 25 aufgelockert und vorhandene Klümpchen werden aufgelöst, gewissermassen auseinandergezogen, so dass eine ausserordentlich gute Durchmischung des Kohlenstaubes mit der Aussenluft erzielt wird.
Der Durchtrittsquerschnitt des Ansaugkanals 25 kann an der engsten Stelle ausserordentlich klein sein-bei einem Durchmesser des Düsenkanal 25 von 60 mm beträgt die Breite des Ringspaltes an der engsten Stelle ungefähr 2 mm-, wodurch eine hohe Empfindlichkeit der Regelung gesichert wird.
Durch die Einstellbarkeit des Rohrkörpers 9 mittels des Gewindes 11 und der Klemmschraube 17 kann die Einrichtung verschiedenen Kohlenstaubsorten angepasst werden ; diese Einstellbarkeit dient somit der Einregulierung der Maschine. Die Regelbarkeit des Eintrittsquerschnittes 4. 3 für die Ansaugluft mittels des Drosseldornes 41 sowie die Auswechselbarkeit des ringförmigen Düsenkörpers-S gewähren die Vorteile einer grösseren Empfindlichkeit sowie der Anpassbarkeit der Maschine an verschiedene Kohlenstaubsorten.
Der rohrförmige Körper 9 kann auch zur Drosselung der Ansaugluft herangezogen werden, indem er in dem Einsatzkörper 4 verstellbar angeordnet und durch den Maschinenregler der jeweiligen Leistung entsprechend verstellt wird. Bei dieser Ausführungsform wird somit die Drosselung der Ansaugluft durch Änderung der Breite des Ringspaltes 18 bewirkt. Es entfällt dann der Drosseldorn 41, und der rohrförmige Körper 9 erhält ein möglichst kleines Gewicht.
In dem Behälter 2, in dem der Kohlenstaub durch eine Öffnung des Deckels 3 (Pfeil 111) eingeführt wird, wird der Kohlenstaub, beispielsweise mittels Rührflügel, möglichst locker und mit Luft durchsetzt gehalten. Zu dem gleichen Zweck können im Boden 5 sowie in dem Flansch 22 Lufteintritts- öffnungen 51 vorgesehen und zwischen den Teilen 5 und 22 eine poröse Zwischenlage 52, z. B. eine Leinwandschichte, angeordnet sein. Dadurch wird der Eintritt von Luft durch den Boden des Behälters 2 in unmittelbarer Nähe des Ansaugkanals 25 für den Kohlenstaub ermöglicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Kohlenstaubzufuhr bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Brennstoff durch den beim Saughube im Arbeitszylinder entstehenden Unterdruck aus einem Brennstoffbehälter in eine dem Zylinder vorgeschaltete Vorkammer befördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugung des Brennstoffes aus dem Behälter (2) durch einen sich in der Strömungsrichtung des Brennstoffes zunächst verengenden und sodann erweiternden Düsenkanal (:'5) hindurch erfolgt.