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Brennstoffzufuhrvorrichtung für Brennkraftmaschinen für staubförmige
Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzufuhrvorrichtung für
Brennkraftmaschinen für staubförmige Brennstoffe, die in der für einen Hub benötigten
Menge in einem sowohl gegenüber der Staubzufuhrleitung als auch gegen den Arbeits-
und Brennraum der Maschine wechselweise gesteuerten Einlägerungsraum eingebracht
und aus diesem während des Verdichtungshubes mittels eines über dessen Ouerschnitt
geleiteten Druckluftstromes ausgeblasen werden. Die Ausblasung des Einlagerungsraumes
während des Verdichtungshubes erfordert einen entsprechend hohen Druck für die Ausblaseluft,
da diese den Verdichtungsdruck überwinden muß.
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Es ist bei Brennkraftkraftmaschinen für staubförmige Brennstoffe bekannt,
den Brennstoff in der für einen Hub benötigten :.Menge in einen Einlagerungsraum
einzubringen, aus dem er während des Saughubes des Arbeitskolbens in den Brennraum
der Maschine befördert wird. Der Einlagerungsraum hat bei dieser bekannten Anordnung
etwa die Forin eines Würfels oder niedrigen Zylinders. Ein sauberes Ausblasen dieses
Raumes -durch einen hochgespannten Druckluftstrom während des Verdichtungshubes
-wäre innerhalb der- zur Verfügung stehenden kurzen Zeit ausgeschlossen, weil die
Druckluft in dem Raum Wirbelungen bilden und nicht in einem Zug 'durch ihn hindurchgehen
würde. Die Kammer würde nur unvollständig entleert, so daß eine genaue Regelung
der bekannten 1l-Iaschine in diesem Falle kaum möglich sein dürfte.
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Bei einer anderen bekannten Einrichtung ist der Einlagerungsraum ringförmig
ausgebildet. Diesem Einlagerungsraum wird der Staub durch ein ringförmiges Ventil
zugeführt. Damit der Staub durch dieses ringförmige Ventil leicht nachfallen kann,
muß dessen Ouerschnittverhältnismäßig groß sein. Hieraus ergibt sich auch ein verhältnismäßig
grober mittlerer Durchmesser für den Einlagertingäraum.
Die Druckluftzuführungsleitung
zu diesem Einlagerungsraum mündet in einen um seinen oberen Rand berttin.#.elegten
Ringkanal, dem die Druckluft über ein Ventil zugeführt wird. Der zwischen dein Ventil
und dem oberen Ende des Einlagerungsraumes liegende, von der Druckluft auszufüllende
Raum besitzt den mehrfachen Inhalt des Einlagerungäraunies. Die Druckluftzuführung
erfolgt also über einen breiten Querschnitt, der vor dem Ausblasen des Einlagerungsraunies
zunächst mit Druckluft gefüllt werden muß, wodurch das eigentliche Ausblasen verzögert
wird. Außerdem geht durch die Auffüllung der toten Räume ein Teil der Druckluft
verloren, so daß sich ein schlechter Wirkungsgrad ergibt. Erst wenn die Druckluft
den Ringkanal ausgefüllt hat, kann sie über die verhältnismäßig schmalen Zuführungsöffnungen
in den Einlagerungsrauni strömen.
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Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden erfindungsgemäß dadurch
vermieden, daß der Einlagerungsraum als im Verhältnis zum Durchgangsquerschnitt
langer Kanal in der Weise ausgebildet ist, daß die Länge des von der Druckluft in
ihm von der am einen Ende befindlichen Eintritts- bis zur am anderen Ende gelegenen
Austrittsöffnung zurückzulegenden Weges ein Vielfaches des Durchmessers der kreisförmigen
oder bei anderer Ouerschnittsform auf einen Kreisquerschnitt umgerechneten Ouerächnittsfläche
des freien Durchströmquerschnittes iin Einlagerungsraum beträgt. Die Ausblasedruckluft
wirkt also unmittelbar und in voller Stärke auf den verhältnismäßig Ideinen Querschnitt
des Einlagerungsraumes, so daß der Inhalt des Einlagerungsraunies wie unter der
Wirkung eines Ausstoßkolbens schnell und restlos ausgeblasen wird. Der gesamte Staub
wird durch eine einmalige Füllung des Einlagerungsraunies mit Druckluft ausgetrieben.
Da die Druckluft vor dem Ausblasen des Einlagerungsrauines keine schädlichen Räume
auszufüllen braucht, ist der Wirkungsgrad sehr günstig.
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Der Einlagerungsraum kann rohrförmig ausgebildet und mittig in ihm
ein Rohr angeordnet werden, dessen Außendurchmesser zur Freilassung eines ringförmigen
Zwischenraumes kleiner ist als der Innendurchmesser des Einlagerungsraumes. Das
innerhalb des Einlagerungäraumes angeordnete Rohr ist an dem dem Staubeinlaß des
Einlagerungsrauines zugekehrten Ende an die Ausblasedruckluftleitung angeschlossen,
mit dein anderen Ende bis in die Nähe des Staubeinlasses herangeführt und an diesem
Ende offen. Auf diese Weise erhält man trotz der Länge des Weges der AusblasedruckIuft
einen verhältnismäßig niedrigen Einlagerungsraum.
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Das Einlaßventil für das Staubluftgemisch in den Arbeits- und Brennraum
der Maschine und das Abschlußventil des Staubvorratsraumes gegen den Einlagerungsraum
besitzen zweckmäßig je einen hohlen Schaft. Diese Hohlschäfte sind teleskopartig
ineinander verschiebbar und schließen in sich den Einlagerungsraum für den Brennstoff
ein.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung
zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, und
zwar Abb. i einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, Abb..2 einen Schnitt nach
Linie II-II der Abb. i in gegenüber der Abb. i vi rgr<ii:Krtein Maßstabe.
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Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besitzt einen trichterförmigen
Staubvorratsraum i, in dem ein Wirbelraum 2 angeordnet ist. In den Wirbelraum .2
wird durch einen Ringspalt 3 Luft von unten eingeblasen. Das Abschlußventil .I des
Wirbelraumes 2 wird durch den Steuerhebel 6 entgegen dem Druck der Federn 9 betätigt
und besitzt einen hohlen Ventilschaft 7, der den Einlagerungsraum 8 für das Staubluftgemisch
umschließt. Den Abschluß des Einlagerungsrauines 8 zur Vorbrennkammer io bildet
das Einlaßventil i i, das dur,7li eine Feder 12 auf seinen Sitz 13 gedrückt und
durch den Steuerhebel 14 betätigt wird. Das Einlaßventil ii besitzt einen Hohlschaft
20. Die Hohlschäfte 7 und 2o der Ventile 4. und i i sind teleskopartig ineinander
verschiebbar.
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Der Einlagerungsraum 8 steht durch die Kanäle 15 oberhalb der Dichtflächen
des Gemische.inlaßventils i i mit der Vorbreimkammer io zeitweise in Verbindung.
Innerhalb des Einlagerungsraumes 8 ist ein Rohr 29 angeordnet, das an seinem unteren
Ende radiale, nach außen gehende Kanäle 28 zur Verbindung mit der Ringnut 27 besitzt
und durch das Kopfstück 30 mit dem Ventilschaft 7 fest verbunden ist. Ini
Kopfstück 30 sind mehrere Kanäle 31 im Kreise angeordnet (Abb. 2), die je
in Form einer steilen Schraubenlinie durch das Kopfstück 3o hindurchgehen und den
da, Rohr 29 aufnehmenden Teil des Einlagerungsraunies 8 mit dem die Mündung der
Kanäle 15 enthaltenden Teil verbinden.
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Der Ventilschaft 7 ist zweckmäßig mit einem Ansatz 33 und der Ventilschaft
20 mit einem Ansatz 34 zum Angriff der Ventilsteuerhebel 6 und 14 versehen.
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Die Arbeitsweise der dargestellten Breiinstoffzufuhrvorrichtung ist
folgende: Es sei angenommen, daß der Einlagerungsraum 8 bereits mit Staubluftgemisch
aus dein Wirbelraum
2 beschickt ist. Zum gewünschten Zeitpunkt
der Einleitung der Zündung, vorzugsweise bevor der Kolben im Verdichtungshub den
oberen Totpunkt erreicht, wird über den Steuerhebel 14 und den hohlen Ventilschaft
2o das Einlaßventil ii von seinem Sitz abgehoben und nach abwärts gedrückt. Nach
einem bestimmten Hubweg des, Ventils i i setzt sich der Anschlag 21 auf das Ventil
ig und öffnet dieses; die Betätigung dieses Ventils sei jedoch zunächst nicht weiter
verfolgt. Nachdem der Hub des Ventils i i noch weiter fortgeschritten ist, wird
über den Ventilschaft 2o und den Anschlag 25 auch .das Ventil 2:I niedergedrückt,
d. h. geöffnet, und damit der Ausblasedruckluft der Weg in die Leitung 23 und den
Ringkanal 22 freigegeben. Nachdem das Ventil i I inzwischen so weit niedergedrückt
wurde, daß die radialen Bohrungen 26 im Schaft 2o des Ventils i i in einer Höhe
mit dem Ringkanal 22 stehen, verbinden sie diesen mit dem Ringraum 27, so daß die
Ausblasedruckluft nun4iehr auch in diesen eintritt. Aus dem Ringraum 27 gelangt
die Ausblaseluft durch die Kanäle 28 im Kopfstück 30 in das Rohr 29, das
mit Staubluftgemisch gefüllt ist. Nunmehr ist das Ventil i i auch bereits auf seine
volle Hubhöhe gebracht, so daß die Kanäle 15 vom Ventilsitz 13 nicht mehr abgedeckt
werden. Die Ausblaseluft schiebt das Staubluftgemisch aus dem Einlagerungsraum,
und zwar zunächst aus dem Rohr 29 und anschließend aus dem das Rohr umschließenden
Ringraum vor sich her durch die schraubenlinienförmig verlaufenden Kanäle 31, wobei
das Staubluftgemisch in kräftige Wirbelbewegung versetzt wird, um anschließend durch
die Kanäle 18 in die Vorbrennkammer io zu gelangen. ' Die Kanäle 15 sind derart
geneigt, daß eine Berührung des Staubes mit den Ventildichtungsfiächen und somit
ein Verschleiß derselben durch den Staubstrom vermieden wird.
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Nach Beendigung des Arbeitshubes wird das Ventil i i wieder im Öffnungssinne
abgehoben, jedoch nur so weit, daß sein abwärtsgehender Ventilschaft 2o über den
Anschlag 21 das Ventil r9 öffnet, das Ventil 2¢ jedoch geschlossen bleibt. Hierbei
strömt Luft von einigen.Atmosphären Überdruck durch das Ventil i9, den Kanal 18
und das sich öffnende Kugelrückschlagventil 32 in den Ringraum 17. Da das Ventil
nun etwa auf seinen halben Hub angehoben ist, schließt sich, von dem Ringraum 17
ausgehend, eine durch die zylindrische Wand 16 und den nach oben verjüngten kegelförmigen
Teil des Kopfes des Ventils i i gebildete Ringdüse. an, in die etwa an ihrer engsten
Stelle die Kanäle 15 münden. Durch die so gebildete Düse strömt die durch das Ventil
ig gesteuerte Luft in die Vorbrennkammer io und übt auf die Kanäle 15 eine Injektorwirkung
aus, d. h. durch die Kanäle wird Luft abgesaugt, wodurch der Einlagerungsraum 8
unter Unterdruck gesetzt wird.
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Nachdem das Ventil i i geschlossen ist, öffnet das Ventil q., durch
das infolge des Unterdruckes im Einlagerungsraum 8 Staubluftgemisch aus dem Wirbelraum
2 ausgesaugt wird.