DE524455C - Vorrichtung zur Zerstaeubung von Brennstoff in Verpuffungskammern, bei der die Brennstoffzufuehrung im Luftzufuehrungsorgan liegt - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Zerstäubung von Brennstoff in Verpuffungskammern, bei der die Brennstoffzuführung im Luftzuführungsorgan liegt

  Vorliegende Erfindung bezieht sich auf

  Einrichtunhen, bei .denen in eine Verpuffunas-

  kanuner Brennstoff in fein zerstäubtem Zu-

  stand eingeführt wird, worauf die Entzün-

  (lung der Brennstofflufttnischung und nach

  Uffnung eines Abschlußoraans, vorzugsweise

  eines Düsenventils, die Entlassung der ge-

  bildeten Verbrennungsaase zur Beauf-

  schla-un- des Turbinenrades erfolgt. Bei

  derartigen Verpuffungskaininern ist es zur

  Erzielung eines befriedigenden Wirkungs-

  grades notwendig, den Iwaininerinhalt vor

  Einleitung der "Zündung finit verdichteter Luft

  auszufüllen. Da clie Austreibung der Ver-

  brenntingsgase über das "eöftiiete Abschluß-

  or-an nach vollendeter Dehnung zweckmäßig

  mit nur wernig über den Atinospliiirencirttek

  bzw. über den Gefgendruck iin Ausströniraum

  gcspainiter Luft erfolgt, hatte inan bisher

  Luft von dreifach verschiedener Spannung

  n;lti": Spülluft von niedriger Spannung,

  Ladeluft von mittlerer Spannung und Zer-

  ü- -ingsluft von hoher Spannung. Die Zer-

  s äubi #, II

  stii1Libungsluft diente der möglichst feinen

  Zerstäubuna des Brennstoffes und (ler voll-

  kommenen Verinischting finit der in der Ver-

  puffungskaminer befindlichen Ladeluft in der

  zur Verfügung stehenden kurzen Zeit. Dein-

  untsprechen1 waren Druckhifterzeuaer zur

  Erzeugung der Luft verschiedener Spannung

  und drei .getrennte Zuführunasorgaiie, nämlich ein Spülluftventil, ein La@#lelttftventil und ein Brennstoffzerstäubungsventil; notwendig.
• Vorliegende Erfindung setzt sich zttin Ziel, die bisher benötigten Einrichtungen zu vereinfachen und die Zerstüubungsvorrichtung für den Brennstoff so auszubilden, -claß die Ladeluft ausreicht, die erforderliche 1#einzerstäubung des Brennstoffes unter gleichzeitiger inniger Mischung beider Betriebsinittel zu erzielen. Die Erfindung kenn7eiclinet sich durch um die Brennstoffdüse an (las Ladelufteinlaßoraan der Verpuffungskaininer angesetzte 'Mundstücke, insbesondere hohlzvIindrischer oder hohlke-eli-er Forin, durch welche den Ladelttftstrahlen gegenüber den Brennstoffstrahlen während der periodisch unterbrochenen, kurz- und gleichzeitigen Einführung von Luft und Brennstoff eine derartige hohe gegeben wird, daß der Brennstoff von der Ladeluft fein zerstäubt wird, wobei gleichzeitig eine innige 'Mischung von Luft und Brennstoff infolge der an sich bekannten ;edenseitigen Durchkreuzung der Luft- 11111 Brennstoffstrahlen erfolgt. Vorteilhaft weist der von dein hohlkegelia ausgenommenen Mundstück umgebene Ventilteller des Lufteinlaßor-ans eine volll:eaelige Leitfläche auf; die Bohrtuiac-n der Brennstoffdüse sind dabei winkelig zu den Kegelmänteln des Mundstückes und der Ventiltellerleitfläche gerichtet. Hat das Mundstück eine hohlzylindrische Form, so erhält der Ventilteller des Lufteinlaßorgans zweckmäßig eine hohlzylinirische Leitfläche, wobei die Bohrungen der Brennstoffdüse quer zu den Zvlindermäntelndes Mundstückes und der Ventiltellerleitfläche gerichtet sind. Schließlich kann das Mundstück zur Verpuffungskammer zu durch eine von Bohrungen durchsetzte Kappe abgeschlossen sein, wobei die Achsen der Bohrungen auf einem Kegelmantel liegen, dessen Spitze mit einem Punkt der Achse des Einlaßorgans außerhalb des Mundstückes zusammenfällt.
• Mundstücke, die sich um im Luftzuführungsorgan liegende Brennstoffzuführungen an das Luftzuführungsorgan ansetzen, sind bereits vorgeschlagen worden. Bei diesen Einrichtungen wurde jedoch der Brennstoff durch besondere hochgespannte Zerstäubungsluft zerstäubt, so daß die Mundstücke lediglich zur Einstellung der Strahlenrichtungen von Luft und Brennstoffluftgemisch dienten; der gemäß vorliegender Erfindung erreichte Fortschritt :der Ersparnis besonderer hochgespannter Zerstäubungsluft und der ihrer Erzeugung dienenden ':Mittel wurde nicht erzielt.
• In den beiliegenden Zeichnungen zeigen Fi:g. i ein vereinigtes L adeltift- und (Ilventil im Längsschnitt, Fig. 2 in schematischer Darstellung die Verbindung des vereinigten Ladeluft- und Ölventils mit den zugehörigen Steuerorganen, Fig.3 und d. in teilweisem Längsschnitt und in einer Stirnansicht eine andere Ausführun:gsforin des vereinigten Ladeluft- und OIventils und Fig. 5, 6 und 7 in teilweisem Längsschnitt drei weitere Ausführungsformen.
• In das Gehäuse a einer Brennkraftturbine ist ein Ventileinsatzstück d eingebaut, welches in die Verpuffungskammer c der Turbine mündet und durch die öffnung h an den Beliälter für Ladeluft angeschlossen ist. Das Einsatzstück enthält eine Sitzfläche, auf welche sich der Ventilkegel f des Ladeluftventils aufsetzt. An den Ventilkegel schließt der im Einsatzstück geführte Ventilschaft an, welcher mit dem Kolben I einer 01-Steuerung versehen ist. Die Bewegung dieses Ventils geschieht dadurch, daß in die Ölkammer hinter dem Ventil darch den Kanal ia Drucköl eingelassen wird; bei Entlastung des Kolbens l vom t>Idruck wird das Ventil durch die Feder ni .wieder zurückgezogen. Der Ventilschaft g ist auf seiner ganzen Länge durchbohrt. Die Bohrung k ist an ihrem einen Ende (rechts in der Zeichnung) geschlossen uns :durch einen Schlitz finit einem Zuführungskanal o für den flüssigen Brennstoff verbunden; auf der anderen Seite mündet die Bohrung in eine durch- ein Rückschlagventil i abgeschlossene Ventilkammer iiii Innern des Ventilkegels, welche durch ein Mundstück mit feinen Bohrungen 7z abgeschlossen ist. An das Ventileinsatzstück schließt sich nach dein Innern der Verpuffungskammern eiri Luftstrahlen-Leitstückc an, ein die .;furch das Ventil austretenden Luftstrahlen in bestimmter Weise zu formen.
• Beim öffnen des Ventils infolge der Gasteuerung entsprechend dein punktierten L'niriß des Ventilkegels strömt Ladeluft in einem liolilkegeligen Strahl in die Verpuffungskamnier. Wird nun während der Öffnungszeit des Ventils flüssiger Brennstofft durch den Kanal o und die Bohrung lt des Ventilschaftes gedrückt, so spritzt dieses in feinen Strahlen durch die Bohrungen des 1lun-1-stücks 1z in den Luftkegel ein und wird von diesem aufs feinste zerrissen und verteilt, so daß eine innige Mischung von Luft und N-dampf entsteht, die bei Entzündung durch einen elektrischen Funken schnell und restlos verbrennt.
• Fig.2 läßt die Verbindung des Ventileinsatzes mit der Steuerung der Maschine erkennen. Der Kanal iz ist durch eine Rohrleiteng n' finit einem hydraulischen Steuerzylinder p verbunden, in welchem ein Drehschieber umläuft. Dieser ist in seinem inneren Hohlraum q finit einer Zufuhr leiteng für Öl unter Druck von beispielsweise 8 Atin. verbunden, während der Ringrauan zwischen Schieber tin,l Gehäuse dui ch einen Stutzen r mit einer unter Atmosphärendruck stehenden Ülabflußleitung verbunden ist. Sooft und solange der Drehschieber durch seine Öffnum, den Druckraum q mit der Leitung n' verbindet, strömt Drucköl hinter den Steuerkolben des Ladeluftventils und drückt dieses auf; sobald die Leitung n' mit dem Ringraum verbunden wird, schließt sich das Ventil wieder. In gleicher Winkel,geschwincligkeit mit diesem Drehschieber wird die Steuerwelle s gedreht, auf welcher ein Steuernocken t für die Brennstoffpumpe u sitzt. Diese ist durch öffnung v mit dem Brennstoffvorratsbehälter. ;furch öffnung w und Leitung o' mit dein Kanal o und dadurch mit der Bohrung ini Ventilschaft .verbunden. Die Pumpe wird durch ein t.'berlaufventil _r in bekannter `'eise geregelt, infein der Maschinenregler durch ein Exzenter die Höhenlage des dieses Ventil steuernden Hebels beeinflußt und da-.durch den stets zu gleicher Zeit beginnenden Pumpenclruckliub früher oder später unterbricht. Es kann auch eine andere Steuerung und Regelung der Brennstoffpumpe angewandt «erden. Es kann auch eine Selbststeuerung des Brennstoffes dadurch stattfinden, (laß der Brennstoff dauernd unter Druck steht und nur durch die Bewegung der im hohlen Ventilschaft enthaltenden Verbin-(1uiigsU)ftnung mit dem Kanal o gesteuert wird. In diesem Falle muß die Zeitdauer der (iffnunri des Ladeluftventils in Abluingigkeit von der Belastung der Maschine geregelt werden, (la die ()Isteuerung durch rliese Zeitlauer initbestimint wird.
• Fig. ß zeigt in teilweisem Schnitt. Fig. .I in Ansicht eine andere Ausführungsform des Ventilkegels und der eingebauten Bremistoffdüse. In rliesein Fall ist das Luftstrahlenleitstück durch einen kappenartigen Aufsatz. e gebildet, der eine Reihe von kranzförmig gestellten Löchern enthält. Auf diese Weise wird beim Durchtreten der Ladeluft ein aus einzelnen Strahlen zusammengesetzter hohlkegelfFirmiger Luftmantel geformt. Der Brennstoff wird im dargestellten Beispiel :Itirch parallele Löcher in den Luftkegel ausgetrieben; <loch können auch in diesem Fall auseinandergehen:le Öffnungen angewandt werden.
• Fig. ä zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das Luftstrahlenleitstück aus einem zylindrischen Fortsatz des Ventileinsatzstückes gebildet wird. Durch Zusammenwirken lilit dem ebenfalls zylindrisch geformten Kopf des Ventilkegels wird in diesem Falle ein hohlzylindrischer Luftstrahl geformt. In dieseln Falle «-erden die Brennstoffstrahlen vorteilhaft durch radiale Bobrungen ausgespritzt, uin den zylindrischen I.ilftinantel ni<>gliclist bald nach seiner Bildung zu treuen und dadurch die Berlingungen für günstigste Zerstäubung zu gewähren.
• Fi:g. 6 zeigt eine weitere Ausführtuigsforin, in welcltcr die Steuerung des Ventils f vereinfacht ist, indem der Rückzug -durch den Druck fler Aufladeluft selbst bewirkt wird, so daß eine besondere Rückzugfeder für den hvrlraulisch betätigten Steuerkolben fortfällt. Entlastet inan den Rauin hinter -lein Steuerkolben voni Druck des gespannten Mittels, so entstehen auf den Schluß des Ventils hin gelichtete positive Kräfte, welche das Ventil selbstt:itig auf seinen Sitz drücken bzw. seine lZückfü hrung in die Verschlußlage bewirken. Der Schluß des Ventils erfolgt hierbei mit größerer Irraft als mit der beim Offnen zu überwindenden, weil der Gegen(Irtick in der Verpufftillgskaminer währella der Ladung 2rnsteigt.
• In der Ausführungsform der Abb. ; ist ;leg Einbau des vereinigten Ladeluftbrennstoffventils in (las Spülluftventil der Ver-1>afftlngskammer dargestellt, so (laß in diesem C)rgall nunmehr alle zur Spülung und Beschickung der Verpuffungskaminer notweilrligen Organe vereinigt sind. Die innere

  Ventilbüchse d ist zunächst unischlossell von

  dem Ventilkörper f', g', der aus einem zyliii-

  dr.ischen Rohr mit angeschlossener Ventil-

  glocke bestellt. Der rolirf(*irini<,e Teil ist um-

  schlossen von einem ringförmigen Kolben l',

  mit Mein er durch eine Mutter _r verschraubt

  ist. Dieser ringförmige Kolben führt sich in

  einer zylin#lrisclien Höhlung y des Ventil-

  einsatzes n'. Die Ventilbiichse il und der

  Ventileinsatz (z' sind verschraubt mit einem

  geineinsanien Geliiiuse. das in dem Teil a clie

  zyl,inrli-isclie Bohrung zur Aufnahme .des

  Kolbens l trägt. Zwischen den beiden Teilen a

  unrl a' ist eine rillgförniige Aussparung w,

  welche durch den Stutzen 11' mit einer (51-

  drucksteuerung in Verbindung stellt. In dein

  Ventileinsatz a' iniinrlet die durch einen

  Flansch begrenzte Öffnung b', an die sich die

  Spülluftleitung anschließt. Solange im Ring-

  raum s glas ()1 unter _@tmosphürendruck stellt,

  wird das Spülluftventil f' auf seinen Sitz am

  Ventileinsatz a.' durch den überwiegenden

  Luftdruck auf die Ringfläche l' gepreßt. So-

  bal#1 aber durch C)finung n.' Öl unter höherer

  Pressulig in den Ringraum -- gelassen wird,

  drückt .dieses (las Ventil auf und läßt die

  Spülluft in die Verpuffungskainmer eintreten.

  Unabhängig von der Ölsteuerung dieses

  Spülluftventils wird die Ölsteuerung des

  Ladehiftventils f durch Einlassen von Drucköl

  durch den Stutzen ri gesteuert, und unab-

  hängig von. beulen wir(1 von der Brennstoff-

  pumpe durch o zur geeigneten Zeit während

  der T.tifteinstrülnttng Breinistoft in feinen

  Strahlen in die Ladeluft eingespritzt.

  In Fig.8 ist endlich eine Ausführungs-

  form dargestellt, welche beim Zusammenbau

  ;les Ladeltiftbrennstoffventils finit (]ein Spül-

  luftventil dadurch entstellt, rlaß man für die

  Zurückziehung Ventilfedern statt rler Luft-

  pressung verwendet. Das Ladeluftventil f

  mit Ventilschaft l, ist wiederum finit dein ÖI-

  druckkolben L tin#I der Rückzugfeder iit in ein

  Gehäuse cr eingebaut. (las durch den Stutzen b

  finit (lein Ladeluftbehälter verbunden ist.

  Dieses Gehäuse a hat null auf seinem nach

  dein Verpuffungsraum c zugewandten Ende

  einen zylindrischen Teil, rler von einem 7v-

  lindrischen Teil ,;' unischlnssen wird, der

  einerseits den Ventilsitz für glas Ladeluft-

  ventil f bildet, anderseits in <las '#,piilluft-

  ventil f' übergeht. Dieser zylindrische Teil g'

  wird außen von einer Führungsbüchse d tiln-

  schlossen, die in dein Außengehäuse a' ge-

  lagert ist. Der Teil g' ist durch Ring r mit

  einem ringförmigen Kolben l' verbunden,

  welcher in einer holilzvlindrisclien Bohrung

  des Gehäuses a' verschiebbar ist. Zwischen

  dein Kolben L' und dem Abschlußtlansch, finit

  welchem sich glas Gehäuse a, auf (las Ge-

  häuse cr' aufsetzt, bildet sich ein Ringraum s,

  in welchen durch -die Öffnung n.' Drucköl eingeleitet werden kann. Das Ventil ,f' kann sich entweder' üniüittelbar oder unter Einschaltung einer besonderen Sitzfläche d' auf <las Außengehäuse a' dichtend aufsetzen.

Claims (3)

1. PATENTANspRÜci-iF: i. Vorrichtung zur Zerstäubung von Brennstoff in Verpuffungskaminern, bei der die Brennstoffzuführung im Luftzuführungsorgan liegt. dadurch gekennzeichnet, daß um die Brennstoffdüse an das Ladelufteinlaßorgan .der Verpuffungskammer angesetzte Mundstücke, insbesondere hohlzylindrischer oder hohlkegeliger Form, angeordnet sind, durch welche den Ladeluftstrahlen gegenüber den Brennstoffstrahlen während der periodisch unterbrochenen, kurz- und gleichzeitigen Einführung von Luft und Brennstoff eine derartige hohe Relativgeschwin;.l@igkeit gegeben wird, daß der Brennstoff von der Ladeluft fein zerstäubt wird, wobei gleichzeitig eine innige Mischung von Luft und Brennstoff infolge der an sich bekannten gegenseitigen Durchkreuzung der Luft- und Brennstoffstrahlen erfolgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß der von dem hohlkegelig ausgenommenen Mundstück umgebene Ventilteller des Lufteinlaßorgans eine vollkegelige Leitfläche aufweist und die Bohrungen der Brennstoffdüse quer zu den Kegehnänteln des Mundstückes und der Ventiltellerfläche gerichtet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch -ekennzeichnet, daß der von deni hohlzvlirndrisch ausgenommenen Mundstück umgebene Ventilteller des Lufteinlaßorgans eine hohlzvlindrische Leitfläche aufweist und die Bohrungen der Brennstoffdüse quer zu Zylindermiinteln des Mundstückes und der @'entiltellerleitfläche gerichtet sind. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .das Mundstück zur Verpuffungskammer zu durch eine von Bohrungen durchsetzte Kappe abgeschlossen ist, wobei die Achsen .der Bohrungen auf einem Kegelmantel liegen, dessen Spitze mit einem Punkt der Achse des Einlaßorgans außerhalb des Mun4-stückes zusammenfällt.