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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes, welcher einen Lufttrichter, in welchem eine Drosselklappe angeordnet ist, und eine mit einem Kraftstofftank verbundene Regelkammer aufweist, wobei die Regelkammer über eine in einen Innenraum des Lufttrichters mündende Kraftstoffleitung mit dem Lufttrichter verbunden ist, wobei zwischen der Regelkammer und der Mündung der Kraftstoffleitung in den Innenraum des Lufttrichters eine Pumpkammer mit einem Membranelement in der Kraftstoffleitung angeordnet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Arbeitsgerät mit einem einen derartigen Vergaser aufweisenden Verbrennungsmotor.
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Stand der Technik
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Ein derartiger Vergaser ist aus der
DE 20 2009 007 558 U1 bekannt. In der Pumpkammer bildet das Membranelement eine Pumpeinheit aus, indem das Membranelement über ein Stellelement bewegbar ist, wobei das Stellelement beispielsweise ein Piezoelement ist. Durch die Anordnung einer Pumpkammer mit einer Pumpeinheit, die hier zwischen zwei Strömungsdioden angeordnet ist, wobei die Strömungsdioden entgegen der Strömungsrichtung und damit in Sperrrichtung durchströmt werden, kann eine einfach aufgebaute Pumpvorrichtung erreicht werden. Diese Pumpvorrichtung wirkt als Reguliereinheit, die die Strömung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung ausgehend von einer Kraftstoffdüse zur Mündung in den Lufttrichter effizient und flexibel anpassen kann. Dadurch kann ein flexibel anpassbarer Vergaser zur Verfügung gestellt werden, der auf äußere Einflüsse, wie ein Verkippen oder Schwenken des Arbeitsgerätes, oder innere Einflüsse, wie dem Lambda-Wert im Abgas, oder aber auch auf die Temperatur oder die Kraftstoffsorte schnell reagieren kann.
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Der in der Kraftstoffleitung strömende Kraftstoff kann Gasblasen, welche insbesondere Butan enthalten, aber auch Luftblasen aufweisen. Butan ist im Kraftstoff gelöst und kann in der Regelkammer teilweise ausgasen, da hier der Druck niedrig ist, insbesondere kleiner als der Umgebungsdruck ist. Vibrationen und Wärme können die Gasblasenbildung in dem Kraftstoff fördern. Wenn der Vergaser leergefahren ist, können sich zudem Luftblasen in dem Kraftstoff bilden. Diese Gasblasen und/oder Luftblasen können sich in der Pumpkammer sammeln und dadurch die Funktion des Membranelements stören. Durch die Elastizität der sich in der Pumpkammer angesammelten Gasblasen und/oder Luftblasen kann zudem die erreichbare Drosselwirkung der Pumpvorrichtung bzw. der Reguliereinheit unerwünschterweise reduziert werden.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vergaser für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes sowie ein Arbeitsgerät selbst zur Verfügung zu stellen, bei welchen ein Ansammeln von Gasblasen und/oder Luftblasen in der Pumpkammer vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Vergaser gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Pumpkammer einen mit dem Membranelement zusammenwirkenden Bodenkörper aufweist, wobei der Bodenkörper einen einen Pumpraum ausbildenden Zentralbereich und einen den Zentralbereich umgebenden Randbereich aufweist, wobei der Randbereich in Richtung des Zentralbereichs abgeschrägt ausbildet ist.
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Das Membranelement wird mittels eines Stellelements vorzugsweise periodisch angesteuert, wodurch das Membranelement in der Pumpkammer periodisch auf und ab bewegt wird. Durch die Auf- und Abbewegung des Membranelements wird die Größe eines Zwischenraumes bzw. eines Abstandes zwischen dem Membranelement und dem Bodenkörper der Pumpkammer periodisch verändert, so dass auch das Durchflussvolumen für den Kraftstoff in diesem Bereich und insbesondere in dem einen Pumpraum ausbildenden Zentralbereich des Bodenkörpers periodisch verändert wird und dadurch ein Über- und Unterdruck erzielt wird. Der Zentralbereich ist ungefähr mittig des Bodenkörpers ausgebildet und der Randbereich umgibt den Zentralbereich. Der Kraftstofffluss erfolgt hauptsächlich in dem Zentralbereich. Jedoch ist insbesondere am Randbereich des Bodenkörpers die Gefahr hoch, dass sich die im Kraftstoff befindlichen Gasblasen und/oder Luftblasen ansammeln und agglomerieren können, da hier die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs sehr gering ist bzw. gegen Null geht. Sammeln sich die Gasblasen und/oder Luftblasen an dem Randbereich, wird die Funktion des Membranelements erheblich beeinträchtigt. Um zu verhindern, dass die Funktion bzw. die Bewegung des Membranelements und damit die Druckerzeugung gestört werden, ist der Randbereich in Richtung des Zentralbereichs abgeschrägt ausgebildet. Vorzugsweise ist der Randbereich über seine gesamte Breite abgeschrägt ausgebildet. Im Querschnitt gesehen ist der Randbereich vorzugsweise keilförmig ausgebildet. Durch die abgeschrägte Ausbildung des Randbereichs des Bodenkörpers kann verhindert werden, dass sich die Gasblasen und/oder Luftblasen an dem Randbereich des Bodenkörpers ansammeln können und hierdurch die Funktion des Membranelements insbesondere beim Absenken des Membranelements in Richtung des Bodenkörpers behindern. Durch die abgeschrägte Ausbildung des Randbereichs in Richtung des Zentralbereichs können die an dem Randbereich befindlichen Gasblasen und/oder Luftblasen bei einem Absenken des Membranelements in Richtung des Bodenkörpers aus dem Randbereich herausgedrückt und in den Zentralbereich hineingedrückt werden, über welchen die Gasblasen und/oder Luftblasen dann aus der Pumpkammer abtransportiert werden können. Durch den Zentralbereich kann der Kraftstoff mit einer relativ hohen Geschwindigkeit strömen. Der Zentralbereich ist vorzugsweise in Form einer Ausnehmung, insbesondere einer kreisrunden Ausnehmung, in dem Bodenkörper ausgebildet, so dass auch im vollständig abgesenkten Zustand des Membranelements in Richtung des Bodenkörpers noch ein ausreichend großer Zwischenraum zwischen der Bodenfläche des Zentralbereichs und dem Membranelement ausgebildet ist. Befinden sich Gasblasen und/oder Luftblasen in dem Zentralbereich so können diese einfach und schnell über den Zentralbereich aus der Pumpkammer abtransportiert werden, da die Gasblasen und/oder Luftblasen mit der Strömung des Kraftstoffs in dem Zentralbereich mitgerissen werden. Die Ausbildung einer Ansammlung von Gasblasen und/oder Luftblasen in dem Bereich zwischen dem Membranelement und dem Bodenkörper kann durch die Kombination eines Zentralbereichs mit einem abgeschrägt ausgebildeten Randbereich effizient verhindert werden, so dass die Funktion des Membranelements nicht gestört wird und auch eine Reduzierung der Drosselwirkung der Pumpvorrichtung verhindert werden kann.
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Bevorzugt weist der abgeschrägt ausgebildete Randbereich des Bodenkörpers einen Neigungsgrad auf, welcher an einen Neigungsgrad der Biegung des Membranelements beim Absenken in Richtung des Bodenkörpers angepasst ist. Der abgeschrägt ausgebildete Randbereich ist damit vorzugsweise derart geformt bzw. weist einen derart ausgebildeten Neigungsgrad auf, dass der Randbereich mit seiner Schrägen bzw. mit seinem Neigungsgrad weitestgehend parallel zu der Biegefläche des nach unten in Richtung des Bodenkörpers ausgelenkten Membranelements verläuft. Das Membranelement kann sich dadurch beim Absenken in Richtung des Bodenkörpers dem Randbereich besonders stark nähern, so dass ein verbleibender Spalt zwischen dem Randbereich und dem Membranelement möglichst gering ist bzw. das Membranelement sogar im abgesenkten Zustand auf dem Randbereich aufliegen kann. Hierdurch können die an dem Randbereich befindlichen Gasblasen und/oder Luftblasen besonders wirkungsvoll und effektiv beim Absenken des Membranelements in Richtung des Bodenkörpers aus dem Randbereich herausgedrückt und in den Zentralbereich hineingedrückt werden.
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Um über den gesamten Bereich des Bodenkörpers ein Ansammeln von Gasblasen und/oder Luftblasen verhindern zu können, ist der Randbereich vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Randbereich den Zentralbereich umschließt. Der abgeschrägt ausgebildete Randbereich erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte Außenumfangsfläche des Zentralbereichs. Damit weist der Bodenkörper vorzugsweise keinen Bereich mehr auf, an welchem sich Gasblasen und/oder Luftblasen ansammeln können.
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Der Bodenkörper ist vorzugsweise aus einem ersten Plattenelement und aus einem zweiten Plattenelement ausgebildet, wobei an dem ersten Plattenelement bevorzugt der Zentralbereich und an dem zweiten Plattenelement bevorzugt der Randbereich ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des Bodenkörpers an zwei voneinander getrennten Plattenelementen kann die Fertigung des Bodenkörpers mit seinen zwei Bereichen, dem vorzugsweise kreisrund ausgebildeten, kammerartigen Zentralbereich und dem abgeschrägt ausgebildeten Randbereich, wesentlich vereinfacht werden.
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Um einen hohen Dichtigkeitsgrad zu erreichen, ist das zweite Plattenelement auf dem ersten Plattenelement vorzugsweise flächig aufliegend positioniert, so dass das zweite Plattenelement spaltfrei auf dem ersten Plattenelement aufliegen kann. Die Positionierung des zweiten Plattenelements auf dem ersten Plattenelement erfolgt vorzugsweise derart, dass der Randbereich unmittelbar an den Zentralbereich angrenzt.
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Die Befestigung der beiden Plattenelemente miteinander kann beispielsweise derart erfolgen, dass das erste Plattenelement mit dem zweiten Plattenelement über eine Schraubverbindung verbunden ist. Weitere Befestigungsmöglichkeiten, wie Nietverbindungen, Klebeverbindungen oder Schweißverbindungen oder Kombinationen daraus sind ebenfalls möglich.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mittels eines Arbeitsgerätes, welches einen Verbrennungsmotor aufweist, der einen Vergaser aufweist, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet ist. Ein Arbeitsgerät kann beispielsweise eine Kettensäge, eine Kreissäge oder ein Trennschleifer sein.
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Figurenliste
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Vergasers gemäß der Erfindung,
- 2 eine schematische Darstellung einer Schnittansicht einer Pumpkammer des in 1 gezeigten Vergasers,
- 3 eine weitere schematische Schnittdarstellung der in 2 gezeigten Pumpkammer, wobei das Membranelement in Richtung des Bodenkörpers abgesenkt ist, und
- 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Plattenelements mit dem daran ausgebildeten Randbereich eines Bodenkörpers der in 2 gezeigten Pumpkammer.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematisch einen Vergaser 100 für einen Verbrennungsmotor eines Arbeitsgerätes.
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Der Vergaser 100 weist einen Lufttrichter 10 auf, in dessen Innenraum 11 eine Drosselklappe 12 angeordnet ist. Entsprechend des Pfeils 13 strömt Luft durch den Lufttrichter 10, wobei die Drosselklappe 12 in Strömungsrichtung der Luft hinter einer Querschnittsverengung 14 des Innenraumes 11 des Lufttrichters 10 angeordnet ist. Durch die Querschnittsverengung 14 wird ein Venturi-Effekt bzw. eine Venturi-Düse ausgebildet.
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Im Bereich der Querschnittsverengung 14 mündet eine Kraftstoffleitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10. Die Kraftstoffleitung 15 verbindet eine mit einem hier nicht dargestellten Kraftstofftank verbundene Regelkammer 16 mit dem Lufttrichter 10. Zwischen der Regelkammer 16 und der Mündung 17 der Kraftstoffleitung 15 in den Innenraum 11 des Lufttrichters 10 ist eine Pumpkammer 18 mit einem wie in 2 und 3 gezeigten Membranelement 19 in der Kraftstoffleitung 15 angeordnet. Das Membranelement 19 bildet eine Pumpeinheit aus. Das Membranelement 19 kann über ein hier nicht gezeigtes Stellelement bewegt werden, welches beispielsweise ein Piezoelement sein kann.
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In Strömungsrichtung 20 des Kraftstoffs durch die Kraftstoffleitung 15 ist vor und hinter der Pumpkammer 18 jeweils eine Strömungsdiode 21 angeordnet. Die Strömungsdioden 21, die Pumpkammer 18 und das darin angeordnete Membranelement 19 bilden zusammen eine Reguliereinheit aus, welche die Strömung des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 15 von der Regelkammer 16 bis zur Mündung 17 im Lufttrichter 10 effizient und flexibel anpassen kann. Durch eine periodische Ansteuerung des Membranelements 19 über das Stellelement wird in der Pumpkammer 18 durch eine Auf- und Abbewegung des Membranelements 19 periodisch ein Über- und Unterdruck erzeugt. Die periodische Volumenänderung führt in Verbindung mit der Diodizität der Strömungsdioden 21 zu einer Pumpwirkung der Reguliereinheit. Diese Pumpwirkung ist der Strömungsrichtung 20 des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 15 entgegengesetzt, wodurch die Reguliereinheit als Drosseleinheit wirken kann.
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Um eine effiziente Drosselwirkung der Reguliereinheit erreichen zu können und um auch die Funktion des Membranelements 19 nicht einzuschränken, muss verhindert werden, dass sich in dem Kraftstoff befindliche Gasblasen und/oder Luftblasen in der Pumpkammer 18 ansammeln können.
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Ein dafür entsprechender Aufbau der Pumpkammer 18 ist beispielsweise in 2 gezeigt. Die Pumpkammer 18 weist einen Bodenkörper 22 auf, welcher hier aus zwei übereinander angeordneten Plattenelementen 23, 24, einem ersten Plattenelement 23 und einem zweiten Plattenelement 24, ausgebildet ist. Zur Erzielung einer Pumpwirkung wirkt der Bodenkörper 22 mit dem Membranelement 19 zusammen, indem das Membranelement 19 in Richtung des Bodenkörpers 22 abgesenkt und von dem Bodenkörper 22 wieder wegbewegt werden kann. Der in die Pumpkammer 18 eingebrachte Kraftstoff verteilt sich zwischen dem Bodenkörper 22 und dem Membranelement 19.
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Der Bodenkörper 22 weist einen einen Pumpraum ausbildenden Zentralbereich 25 und einen den Zentralbereich 25 umgebenden Randbereich 26 auf.
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Der Zentralbereich 25 ist in Form einer kreisrunden Ausnehmung ausgebildet und bildet eine Aufnahmekammer für den in der Pumpkammer 18 fließenden Kraftstoff aus. Der Kraftstofffluss erfolgt hauptsächlich in dem Zentralbereich 25.
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Zusätzlich zu dem Zentralbereich 25 weist der Bodenkörper 22 einen Randbereich 26 auf, welcher den Zentralbereich 25 radial außen umgibt, insbesondere kreisrund umschließt. Der Randbereich 26 grenzt unmittelbar an den Zentralbereich 25 an und ist in Richtung des Zentralbereichs 25 abgeschrägt ausgebildet, d. h. der Randbereich 26 weist eine in Richtung des Zentralbereichs 25 abfallende bzw. geneigte Fläche auf. Durch die abgeschrägte Ausbildung des Randbereichs 26 des Bodenkörpers 22 kann verhindert werden, dass sich in dem Kraftstoff befindliche Gasblasen und/oder Luftblasen an dem Randbereich 26 des Bodenkörpers 22 ansammeln können und hierdurch die Funktion des Membranelements 19 behindern.
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Wie insbesondere in 3 zu erkennen ist, entspricht der Neigungsgrad der Schräge des Randbereichs 26 im Wesentlichen dem Neigungsgrad der Biegung des Membranelements 19 beim Absenken in Richtung des Bodenkörpers 22, so dass der abgeschrägt ausgebildete Randbereich 26 weitestgehend parallel zu der Biegefläche des nach unten in Richtung des Bodenkörpers 22 ausgelenkten Membranelements 19 ist.
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Durch die abgeschrägte Ausbildung des Randbereichs 26 in Richtung des Zentralbereichs 25 können die an dem Randbereich 26 befindlichen Gasblasen und/oder Luftblasen bei einem Absenken des Membranelements 19 in Richtung des Bodenkörpers 22 aus dem Randbereich 26 herausgedrückt und in den Zentralbereich 25 hineingedrückt werden, über welchen die Gasblasen und/oder Luftblasen dann aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs in dem Zentralbereich 25 aus der Pumpkammer 18 abtransportiert werden können.
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Der Zentralbereich 25 ist in dem ersten Plattenelement 23 des Bodenkörpers 22 in Form einer kreisrunden Aussparung ausgebildet. Der abgeschrägt ausgebildete Randbereich 26 ist in dem zweiten Plattenelement 24 ausgebildet. Dort, wo im montierten Zustand der beiden Plattenelemente 23, 24 miteinander das zweite Plattenelement 24 den Zentralbereich 25 überlappen würde, ist in dem zweiten Plattenelement 24 eine Durchgangsöffnung 27 ausgebildet, deren Außenumfangsfläche in Form und Größe der Außenumfangsfläche des Zentralbereichs 25 entspricht. Wie in 2 und 3 zu erkennen ist, ist im montierten Zustand das zweite Plattenelement 24 auf dem ersten Plattenelement 23 flächig aufliegend positioniert.
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4 zeigt das zweite Plattenelement 24 für sich alleine, wobei hier Bohrungen 28 an dem Plattenelement 24 zu erkennen sind, über welche das zweite Plattenelement 24 an dem ersten Plattenelement 23 mittels einer Schraubverbindung befestigt werden kann.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltungen. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vergaser
- 10
- Lufttrichter
- 11
- Innenraum
- 12
- Drosselklappe
- 13
- Strömungsrichtung der Luft
- 14
- Querschnittsverengung
- 15
- Kraftstoffleitung
- 16
- Regelkammer
- 17
- Mündung
- 18
- Pumpkammer
- 19
- Membranelement
- 20
- Strömungsrichtung des Kraftstoffs
- 21
- Strömungsdiode
- 22
- Bodenkörper
- 23
- Plattenelement
- 24
- Plattenelement
- 25
- Zentralbereich
- 26
- Randbereich
- 27
- Durchgangsöffnung
- 28
- Bohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009007558 U1 [0002]
