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Hilfsvergaseranordnung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Hilfsvergaseranordnung für Brennkraftmaschinen mit einem Vorverdichter und
Einrichtungen zur Zuführung eines Brennstoffüberschusses oder Brennstoffes besonderer
Eigenschaften zur Saugseite des Vorverdichters für die Zeiten besonders hoher Maschinenleistung,
beispielsweise beim Starten oder beim Aufsteigen eines von Brennkraftmaschinen angetriebenen
Flugzeuges.
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Es sind Anordnungen dieser Art bekannt, bei denen die Regelung der
Zufuhr des Brennstoffüberschusses oder des Brennstoffes besonderer Eigenschaften
unter Vermittlung von Stellvorrichtungen geschieht, die durch eine Barometerkapsel
gesteuert werden oder abhängig sind von dem Unterdruck im Hauptvergaser. Bei keiner
dieser bekannten Anordnungen aber übt der Vorverdichter eine unmittelbare Einwirkung
auf die Brennstoffzufuhr aus.
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Gemäß der Erfindung läßt man auf die freie Oberfläche des in einem
besonderen Behälter untergebrachten Brennstoffes den Druck einwirken, der auf der
Druckseite des Vorverdichters herrscht, indem man Behälter und Druckseite durch
eine Leitung miteinander verbindet, derart, daß die Zufuhr des Brennstoffes vom
Behälter zur Saugseite des Vorv erdichters, die durch eine andere Leitung erfolgt,
sich im gleichen Sinne ändert wie der Druck an der Druckseite des Vorver dichters.
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In den beiden Leitungen werden Regelglieder, wie beispielsweise Hähne
oder Verteilerschieber,, vorgesehen, die durch eine gekuppelte Steuervorrichtung
eingestellt werden, die beispielsweise mit dem Zulassungsregler des Torverdichters
oder mit einer Manorneterkapsel verbunden sind, welche vom Druck hinter dem Vorverdichter
beeinflußt wird.
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Zweckmäßig gestaltet man das Regelglied in der Leitung zwischen Brennstoffbehälter
und Druckseite des Vorverdichters als Dreiw-eghahn, der in seiner Absperrlage den
Behälter an die Außenluft anschließt, so daß zu
jener "Zeit der
Behälter mit den anschließenden Teilen unter Atmosphärendruck steht.
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Die Leitung, die zwischen Brennstoffbehälter und Vorverdichter eintritt,
kann man in eine Kammer ausmünden lassen, die einmal an das Luftansaugrohr vor der
Drossel und zum zweiten an die Saugseite des Vorverdichters hinter der Drossel angeschlossen
ist, dies im besonderen unter Vermittlung einer Meßdiise kleinen Durchmessers, derart,
daß die Schwankungen des Einlaßdrückes praktisch ohne Einwirkung auf die Kammer
bleiben.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben,
die schematisch und beispielsweise einige Ausführungsformen wiedergeben, und zwar
zeigt Fig. i in einem senkrechten schematischen Schnitt eine erste Ausführungsform
der Erfindung, bei der der Zusatzbrennstoff oder Spezialbrennstoff in der Achse
eines-Kreiselvorverdichters zugeführt wird, zusammen mit den Einrichtungen zur In-
oder Außerbetriebsetzung, und zwar im Betriebszustande.
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Fig.2 zeigt im wesentlichen die gleiche Anordnung bei Außergebrauchsstellung.
Fig.3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der Zusatzbrennstoff in einem
Raum geliefert wird, der in Verbindung mit der allgemeinen Verdichterzuleitung steht.
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Fig. d. zeigt eine der Fig. 3 ähnliche Anordnung nach einem dritten
Ausführungsbeispiel, bei der der Zusatzbrennstoff in den Raum als Luft-Brennstoff-Gemisch
gelangt.
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Fig.S zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel mit selbsttätiger In-
oder Außerbetriebsetzung durch eine Barometerkapsel.
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Geinäli der Erfindung und im besonderen hei den Ausführungsformen
sowie den Durchführungsformen der verschiedenen Teile, die man vorzugsweise verwenden
wird und die sich für eine Brennkraftinaschine mit Vorverdichtung, insbesondere
für Flugzeugmotoren, eignen, wird inan sich für eine Anordnung, die die Zuführung
von Zusatzbrennstoff oder Spezialbrennstoff zum Motor unter bestimmten Umständen
gestattet, etwa nach den im folgenden gegebenen Richtlinien verhalten.
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Der in ' Fig. i dargestellte Kreiselverdichter i besitzt eine Saugleitung
2 und eine Druckleitung 13. In der Saugleitung ist in bekannter Weise ein Einlaßregler
in Gestalt einer Drossel 3 angeordnet, die durch einen Servomotor d. beliebiger
Bauart verstellt wird, und zwar wirkt der Servomotor auf die Klappe 3 so ein, daß
der in der Leitung 13 erzeugte Druck im wesentlichen gleichbleibt. Eine bekannte
Anordnung gestattet es, den Wert dieses konstanten Überdruckes durch Einwirkung
auf den Servomotor einzustellen, ,1P. kann z. B. finit Hilfe eines Winkelhebels
; geschehen, der durch einen Lenker 6 von einem Hebel 7 bewegt wird. Der Hebel 7
liegt z. B. im Griffbereich des Piloten oder kann auch mit einer beliebigen Steuereinrichtung
gekuppelt sein.
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Zu der Einrichtung gemäß der Erfindung gehört ein Behälter 8, in dem
sich Brennstoff befindet, der gegebenenfalls ein Brennstoff besonderer Art ist,
der dem Motor erst von einem bestimmten Grade der Vorverdichtung aus zugeleitet
wird, d. h. dann, wenn der Druck in der Leitung 13 einen bestimmten Wert übersteigt.
Ein Tauchrohr 9 mit einer Meßdüse io gestattet, den Brennstoff dem die Zylinder
speisenden Rohrsystem zuzuführen, z. B. dadurch, daß es in die Luftansaugleitung
des Verdichters mündet. Durch eine Leitung 12 kann man auf den Behälter 8 den in
der Leitung 13 herrschenden Überdruck wirken lassen.
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Im Rohr 9 liegt ein Hahn 14, der durch einen Lenker 18 an den Winkelhebel
5 angeschlossen ist und durch dessen Einstellung der Grad der Überspeisung des Motors
geändert werden kann.
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In der Leitung 12 befindet sich ein Dreiweghahrn 15, durch den man
den Behälter S entweder mit der Druckleitung 13 oder durch eine -Bindung 16 mit
der Außenluft verbinden kann. Die Einstellung dieses Hahnes wird gleichfalls, und
zwar durch die Lenker i; und 18, von dem Hebel 5 aus gesteuert.
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=außerdem zeigt Fig. i einen Brennstoffbehälter i9, der ini allgemeinen
größer ist als der Behälter 8 und der diesen mit Brennstoff versorgt. Hierzu ist
der Behälter i9 mit dein Behälter 8 durch eine Leitung 21 verbunden, in der ein
Rückschlagkolbenventil -22 angeordnet sein kann, das den Rückfluß des Brennstoffes
vom Behälter 8 zum Behälter ict verhütet.
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Weiter enthält der Behälter 8 einen Schwimmer 23, der ein Nadelventil
2d. steuert, das die Verbindung zwischen den beiden Behältern i9 und 8 absperrt,
wenn der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 8 eine bestimmte Höhe erreicht hat.
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Die Anordnung nach Fig. i und 2 wirkt wie folgt: ; Wenn der Motor
mit einer solchen Vorverdichtung arbeitet, daß er die Zuführung eines Bremistoffiiberschusses
oder eines besonderen Brennstoffes verlangt - dieser Grad der Vorverdichtung wird
durch die Stellung des Hebels 7 bestimmt, der den Servomotor steuert und durch den
demgemäß die Reglung des Druckes in der Druckleitung 13 erfolgt -, so finden sich
die vorerwähnten Teile in der Stellung nach Fig. i.
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Dann wirkt der Druck in der Leitung 13 über den Hahn 15 auf den Brennstoffspiegel
im
Behälter 8 und treibt den Brennstoff durch die Leitung 9, die Meßdüse io und den
Hahn 1.4 zur Mündung i i vor den Vorverdichter. Der Brennstoff wird dann durch die
Leitung 13 zum Motor geführt.
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Die Meßdüse io hat dabei die Wirkung, die Brennstoffzuführung zu begrenzen.
Offenbar wird die Zuführung des Brennstoffes um so größer sein, wieder Druck, der
auf den Spiegel des Brennstoffes im Behälter 8 wirkt und der dem Druck in der Leitung
13 entspricht, anwächst.
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Nun ist es bedeutsam, insbesondere für Flugzeugmotoren, den Behälter
8 so nahe wie möglich an die Brennstoffausflußstelle i i zu verlegen; denn vorzugsweise
soll die Lage der Ausmündungsstelle ii gegenüber der zum Brennstoffspiegel im Behälter
8 möglichst die gleiche bei jeder beliebig geneigten Lage der Gesamtanordnung sein.
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Aus diesem Grunde wird es nicht immer möglich sein, einen ausreichend
großen Brennstoffbehälter in die nächste Nähe des Kreiselverdichters i zu verlegen,
und die Anordnung gemäß Fig. i zeigt daher das Mittel, einen Speisebehälter 8 zwischenzuschalten,
der verhältnismäßig geringen Raum beansprucht und der deshalb immer nahe an den
Verdichter herangelegt werden kann und seinerseits durch einen Behälter ig größerer
Abmessung gespeist wird, der in ausreichender Entfernung von der Brennstoffquelle
8 angebracht sein kann.
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Bei der Ausführung nach Fig. i ist angenommen, daß die Speisung des
Behälters 8 vorn Vorratsbehälter ig durch Schwerkraft erfolgt. Offenbar kann aber
diese Speisung auch durch eine Brennstoffpumpe beliebiger Bauart erfolgen. Im Beispiel
gelangt der Brennstoff aus dem Behälter ig durch sein Eigengewicht in die Leitung
21, hebt die Kugel 22 und füllt unter Anheben des Schwimmers 23 den Behälter B.
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Ist der Brennstoff im Behälter 8 bis zu einer ausreichenden Höhe angestiegen,
so drückt der Schwimmer 23 das Nadelventil 24. auf seinen Sitz und beendet die Füllung
des Hilfsbehälters B. Das Ventil 22 verhindert ein Rückfließen von Brennstoff aus
dem Behälter 8 zum Behälter ig. Durch eine Verbindungsleitung 2o kann dabei für
Druckausgleich in den beiden Behältern 8 und ig gesorgt sein.
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Auf diese Weise erreicht man bei beliebigen Abmessungen und Betriebszustand
des Behälters 8, daß dieser beständig vom Vorratsbehälter ig mit Brennstoff nachgefüllt
wird.
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Um die Vorv erdichtung, die die Zuführung von Zusatzbrennstoff oder
Spezialbrennstoff erfordert, zu beendigen, wirkt der Pilot mittels des Handhebels
7 auf den Hebel 5. Dadurch «-erden die Hähne 14 und 15 in die Stellung nach Fig.
2 umgestellt.
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Bei dieser Einstellung wirkt der Druck in der Leitung 13 nicht mehr
auf die freien Brennstoffspiegel in den Behältern 8 und ig, auf die vielmehr der
Atmosphärendruck beispielsweise durch die Bohrung 16 am Hahn 15 wirkt. Die Leitung
g wird durch den Hahn 14 abgesperrt, um zu verhüten, daß der Saugdruck bei i i Brennstoff
aus dein Behälter 8 herausziehen könnte.
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Fig.3 zeigt eine Anordnung ähnlich der nach Fig. i und 2, nur ist
hier keine Speisung des Behälters 8 durch einen Hauptbehälter ig vorgesehen. Es
könnte aber auch hier eine solche Behälteranordnung entsprechend Fig. i vorhanden
sein.
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Im übrigen enthält die Anordnung nach Fig.3 im wesentlichen die gleichen
Glieder wie die nach Fig. i, nämlich den Verdichter i mit Saugrohr 2, den Servomotor
4, den Stellhebel 5 für den Druck in der Leitung 13 rrnit Handhebel 7 und Lenker
6. Auch hier ist der Hebel 5 durch Lenker 17 und 18 mit den Hähnen 14 und 15 gekuppelt.
Ferner wird der Druck in der Leitung 13 durch eine Leitung 12 auf den Behälter 8
übertragen. Der Brennstoff wird durch den Kanal 9 und die NIeßdüse io sowie den
Hahn 14 getrieben und gelangt in eine Leitung 25, die mit der Luftansaugleitung
2 vor der Drossel 3 durch eine Öffnung verhältnismäßig großen Querschnitts und mit
der Luftmündung zum Verdichter hinter der Drossel 3 durch eine Meßdüse 26 verhältnismäßig
kleinen Querschnitts verbunden ist.
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Das Verhältnis des Querschnitts der Meßdüse 26 und des Querschnitts
der Leitung 25 ist derart, daß die Niederdruckschwankungen hinter der Drossel
3, die sich durch die Leitung 25 auf die Mündung 26 fortpflanzen, praktisch
nicht in Erscheinung treten. Der Druck in der Leitung 25 ist vielmehr praktisch
der gleiche, der in der allgemeinen Luftzuleitung .des Verdichters vor der Drossel
3 herrscht.
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Hierdurch soll vermieden werden, daß die den Brennstoff zuführende
Leitung 9 dem Druck ausgesetzt wird, der vor dem Verdichter, aber hinter der Drossel
3 herrscht; die Schwankungen dieses Unterdruckes würden den Nachteil mit sich bringen,
die Menge des durch den Kanal 9 fließenden Brennstoffes zu verändern.
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Fig.4 zeigt im wesentlichen die gleiche Anordnung wie Fig. 3, doch
enthält hier die Leitung 12, die den Druck auf den Behälter 8 überleitet, eine Meßdüse
28, die in einen Kanal 27 mündet, in den hier der Hahn 14 @eingebaut ist und in
den ferner über die Mefldüse
io die Leitung 9 einmündet, durch
die der Brennstoff vom Behälter 8 aus geliefert wird.
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Der Kanal 27 mündet wieder in einen Aufnahmeraum 25, der durch eine
Öffnung verhältnismäßig großen Querschnitts mit der Saugleitung 2 des Verdichters
vor der Drossel 3 und durch eine Öffnung 26 verhältnismäßig kleinen Querschnitts
mit dem Verdichtereinlaß hinter der Drossel 3 verbunden ist, derart, daß die Unterdruckschwankungen
zwischen der Mündung 26 und dem Verdichter praktisch keinen Einfluß auf den Kanal
27 ausüben. Der Kanal 17 führt hier nicht Brennstoff allein, sondern ein Brenns'toff-Luft-Gemisch.
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Diese Anordnung gestattet es, den Behälter 8 in größerer Entfernung
vom Verdichter i anzuordnen. In diesem Falle muß die Ausinündestelle des Rohrs 9
in den Kanal 27 möglichst konstant bezüglich des Brennstoffspiegels im Behälter
8 angeordnet sein.
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Fig. 5 zeigt wiederum die gleiche Anordnung wie Fig. .I, mit dem Unterschiede,
daß die Hähne i.1 und 15, die vorher vom Hebel aus betätigt wurden, dessen Bewegung
den Druck in der Leitung 13 regelt, hier durch Ventile, Hähne, Schieber o. dgl.
ersetzt sind, die durch eine selbsttätige Anordnung betätigt werden, die abhängt
vom Druck in der Leitung 13. In diesem Falle ist der Hebel 5 nur an den Handhebel
? angeschlossen, der dann dazu dient, den Wert des in der Leitung 13 herrschenden
gleichmäßigen Druckes einzustellen.
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Die Absperrglieder in den Kanälen 27 und 12 bestehen im Beispiel aus
Schiebern 29 und 31 mit den Durchlaßöffnungen 30 und 32. Diese beiden Schieber
sind durch einen Lenker 33 gekuppelt, und der eine, z. B. der Schieber 31, ist mit
dem beweglichen Teil eines Gerätes verbunden, das auf den Druck in der Leitung 13
anspricht, z. B. mit einer Manometerkapsel 34 in einem Raum, der durch einen Kanal
36 und die Leitung 12 an die Druckleitung 13 des Verdichters angeschlossen ist.
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Hierbei hängen die Stellungen der Schieber 29 und 31 offenbar von
den Druckveränderungen in der Leitung 13 ab, die auf die Kapsel 34 wirken. Wenn
der Pilot den Handhebel ? so bewegt, daß die Vorverdichtung für den Motor ausreichend
vermindert wird und damit der Druck in der Leitung 13, so wird sich die Kapsel 34
so weit verlängern, daß die Durchlässe 30 und 32 nicht mehr mit der Bohrung
der Kanäle 27 und 12 zusammenfallen, die demnach abgesperrt sind.
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Wie erwähnt, kann man die Schieber 29 und 31 durch andere Absperrglieder,
wie Ventile, Rohrschieber, Kugeln usw. ersetzen, ferner die Kapsel 34 durch eine
Membran oder einen Kolben, durch die unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines
Servoinotors eine Verstellung der Absperrglieder nach Maßgabe der Druckschwankungen
des Motors bewirkt wird.
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Zu bemerken ist, daß die vorangegangene Beschreibung sich nicht mit
der eigentlichen Brennstoffspeisung des Motors beschäftigt. Diese Speisung wird
nicht unmittelbar berührt und kann demnach in einer beliebig geeigneten Weise geschehen
und wie gewöhnlich entweder hinter oder vor dem Kompressor liegen.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich bereits, dar die Erfindung nicht
auf die geschilderten Anwendungs- und Ausführungsformen beschränkt ist.