CH254063A - Kompressoranlage für Zweitaktbrennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

  Kompressoranlage für Zweitaktbrennkraftmaschinen.    Bei den bekannten     Zweitaktbrennkraft-          maschinen,    die mit einem durch eine Abgas  turbine betriebenen Kompressor für     Spül-          und/oder    Überladeluft betrieben werden,  reicht die vom Kompressor     gelieferte    Luft,  insbesondere beim Anlassen der     Brennkraft-          maschine,    nicht immer mit Sicherheit zur  Füllung der Zylinder aus, weil die Leistung  der Abgasturbine nicht genügend gross ist,  wenn sie beim Anlassen im wesentlichen mit  der durch die Abgasleitung gehenden Anlass  luft betrieben wird.

   Ausserdem muss man bei  solchen Anlagen immer sehr sparsam mit der  Anlassluft umgehen, was insbesondere bei       Schiffsantrieben    von Bedeutung ist, da hier  eine für unvermittelt erforderliche Manöver  ausreichende Anlassluftreserve erforderlich  ist.  



  Die vorliegende     Erfindung    betrifft nun  eine Kompressoranlage für     Zweitaktbrenn-          kraftmaschinen,    insbesondere für langsam  laufende Schiffsantriebsmaschinen, mit einer  durch Abgase der Brennkraftmaschine an  getriebenen Turbine, die einen Kompressor  für Spül- und Überladeluft der     Brennkraft-          maschine    antreibt, die dadurch gekennzeich  net ist, dass ausser dem von der Abgasturbine  angetriebenen Kompressor ein über eine     ein-          und    ausschaltbare Kupplung unmittelbar von  der Brennkraftmaschine angetriebener Hilfs  kompressor angeordnet ist, der so bemessen  ist,

   dass er mindestens die während des An  lassens der     Brennkraftmaschine    erforderliche    Spül-     und        Ladeluftmenge    zu liefern vermag..  Bei einer solchen Bemessung ist der Hilfs  kompressor also imstande, beim Anlassen  eine     genügende    Luftmenge zu liefern, um ein  relativ sicheres und schnelles Anlassen zu       gewährleisten.    Da bei     Schiffsmaschinen,    bei  denen der Spülkompressor     getrennt    angetrie  ben wird, bekanntlich aus Sicherheitsgründen  ein Ersatzkompressor erforderlich ist,

   kann  der von der     Brennkraftmaschine        unmittelbar     angetriebene Hilfskompressor ohne weiteres  als Ersatzkompressor für den von der Tur  bine angetriebenen Kompressor dienen, so  dass ein besonderer Ersatzkompressor entfällt.  Es lässt sich natürlich     denken,    dass man, ent  gegen der erfindungsgemässen Anlage, die  Füllungsluft durch eine     getrennte    Vorrich  tung mit einer andern Kraftquelle als der       Brennkraftmaschine    selbst erzeugt, doch  wäre dann eine     selbständige    Anlage für die  Erzeugung eines Antriebsmittels, z. B. elek  trischen Stromes, für den zusätzlichen Kom  pressor erforderlich.

   Da jedoch die elek  trische Kraft auf Schiffen auch für andere  wichtige Zwecke ausgenutzt werden muss, die  nicht     vernachlässigt    werden dürfen, so wäre  dabei eine Vergrösserung der stromerzeugen  den oder stromspeichernden Vorrichtungen  oder eine besondere Anlage für den in Frage  stehenden Zweck erforderlich. Ausserdem  würde auch die Bedienung und Antriebsvor  richtung für den zusätzlichen Kompressor  besondere Anforderungen stellen, was bei      einem unmittelbar von der     Brennkraft-          maschine    angetriebenen Hilfskompressor ge  mäss der Erfindung nicht erforderlich ist.  



  Die     Erfindung    ist in der     beiliegenden     Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel  dargestellt.  



  Es bezeichnet 1 die Zylinder einer     Zwei-          taktbrennkraftmaschine.    Mit 2 ist eine allen       Zylindern    gemeinsame     Abgasleitung    bezeich  net, durch die Abgase von im wesentlichen  dem Enddruck der Maschine entnommen  werden. Mit 3 ist eine zweite Abgasleitung  bezeichnet, durch die den     verschiedenen    Zy  lindern Abgas von höherem Druck entnom  men wird.

   Die Leitungen 2 und 3, die im  folgenden Niederdruckleitung bzw.     Hoch-          druckleitung        genannt    werden, sind an eine       Abgasturbine    4 angeschlossen, die eine beson  dere Expansionsstufe für Hochdruckgas und  eine besondere Expansionsstufe für Nieder  druckgas aufweist. Die Turbine 4 treibt  einen Kompressor 5, der Spül- und Überlade  luft-erzeugt, welche den Zylindern der     Brenn-          kraftmaschine    durch eine Spülluftleitung 6  zugeführt wird. Mit 7 ist der Auslass der  Turbine bezeichnet, der in einen Schornstein  führen kann. Mit 8 ist eine Leitung bezeich  net, durch die die Gase in der Niederdruck  leitung 2 direkt ins Freie geleitet werden  können, z.

   B., wie dargestellt, über den Aus  lass 7 der Turbine. Die Leitung 8 soll dann  geöffnet werden, wenn das Niederdruckgas,  z.. B. beim Anlassen oder bei geringer Dreh  zähl der Brennkraftmaschine, einen so gerin  gen Druck hat, dass es sich in der Turbine  bremsend auswirken würde.  



  Mit 10 ist ein von der Brennkraftmaschine  über eine ein- und ausschaltbare Kupplung  11 antreibbarer Hilfskompressor bezeichnet.  Der Hilfskompressor kann durch die Kurbel  welle 12 über eine Kettentransmission 13 an  getrieben werden und ist mittels einer kurzen  Leitung 14 an die Spülluftleitung 6 ange  schlossen. Im dargestellten Beispiel mündet  die Leitung 14 unmittelbar gegenüber einer  Leitung 15, die den von der Abgasturbine  getriebenen Kompressor 5 mit der Spülluft  leitung 6 verbindet.

   Mit 16 ist eine Steuer-    vorrichtung in Form einer schwenkbaren  Klappe schematisch angedeutet, die in der  einen mit ausgezogenen Linien gezeichneten       Endlage    die     Verbindung        zwischen    dem  Hilfskompressor 10 und der Spülluftleitung  6 und in der andern, gestrichelt gezeichneten       Endlage    die Verbindung     zwischen    dem Kom  pressor 5 und der Spülluftleitung 6 öffnet.  Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird  die Klappe 16 mittels einer Servomotorvor  richtung gesteuert; die Klappe ist mit Hilfe  eines Hebelarmes 17 mit der Stange 18 eines  Kolbens 19 verbunden, der in     einem        Zylin-          der    20 läuft.

   Auf die Stange 18 wirkt eine  Druckfeder 21.  



  Ebenso ist eine in der     Umgehungsleitung     8 angeordnete Klappe 23 mit Hilfe eines  Hebelarmes 24 mit der Stange 25, eines Kol  bens 26 verbunden, der in einem Zylinder 2 7  läuft. Auch hier wirkt eine Druckfeder 28  auf die Stange 25.  



  Die Zylinder 20 und 27 sind an eine  Steuerleitung 30 angeschlossen, die mit der  Steuerleitung 31 für die Kupplung 12 ver  bunden ist. Beide Steuerleitungen werden    von der Druckleitung 32 des Druckschmier  systems der Maschine versorgt. Mit 33 ist  die in an sich bekannter Weise angetriebene  Pumpe für das Druckschmiersystem und mit  34 die Rücklaufleitung des Druckschmier  systems bezeichnet. In der Zuleitung 32 für  die Steuerleitungen 30 und 31 ist ein Drei  weghahn 35 mit     einem        Betätigungshebel-36     angeordnet, und zwar vorzugsweise am Be  dienungsstand für die Maschine. Durch den       Dreiweghahn    35 wird auch     eine        Leitung    37  zur     Rücklaufleitung    34 geregelt.

   Durch ent  sprechende     Einstellung    des     Dreiweghahnes     35 können die     Betätigungsorgane    für die       Klappen    16 und 23     und    die Kupplung 11 an  die     Druckleitung    32     angeschlossen    werden,       -wodurch    die     Klappe        273    geöffnet wird sowie  die     Klappe    16,

   die Verbindung     zwischen    dem  Kompressor 10     und    der     Spülluftleitung    6  herstellt und die Kupplung 11 eingerückt       wird.    Dieser Vorgang wird zweckmässig vor  oder gleichzeitig mit der Zufuhr von Anlass-           luft    beim Anlassen der Maschine durch  geführt.  



  Wenn die Maschine in Gang gesetzt wird,  braucht die Abgasturbine eine gewisse Zeit,  um auf eine genügend hohe Drehzahl zu  kommen, damit der von der Turbine getrie  bene Kompressor die erforderliche Spülluft  liefern kann. Während dieser Ingangsetzungs  periode wird Spül- und Ladeluft allein vom  Hilfskompressor 10 geliefert. Durch die Ver  bindung der Niederdruckleitung 2 mit der  Aussenluft wird die Abgasturbine 4 mit dem  unter den vorhandenen Umständen bestmög  lichen     Wirkungsgrad    mittels der durch die  Hochdruckleitung 3 strömenden Abgase und  Anlassluft betrieben. Die Drehzahl der Ab  gasturbine steigt dabei     verhältnismässig     rasch an, so dass der Kompressor 5 in sehr  kurzer Zeit einen genügend hohen Druck lie  fern und die Lieferung von Spülluft für die  Brennkraftmaschine übernehmen kann.

   Der  Dreiweghahn 35 wird nun umgestellt, so dass  die Zuleitung 32 bei 35 abgesperrt und die  Steuerleitungen 30 und 31 an die Rücklauf  leitung 34 des Druckschmiersystems ange  schlossen werden. Infolgedessen werden die  Klappen 16 und 23 umgeschaltet und die  Kupplung 11 wird ausgerückt.  



  Die Betätigung der Klappen 16 und 23  sowie der Kupplung 11 kann selbsttätig in  einer bestimmten Reihenfolge stattfinden,  z. B. durch Anbringung von in der Richtung  der Druckmittelrückströmung wirkenden  Drosselscheiben 40, 41 und 42 mit unterein  ander verschiedenen Durchgangsöffnungen.  Im gezeigten Beispiel ist die Vorrichtung so  getroffen, dass zunächst das Druckmittel aus  dem Zylinder 27 entleert wird, wobei die  Feder 28 die Klappe 23 schliesst, so dass nun  auch Niederdruckgas in die Turbine 4 gelei  tet wird.

   Darauf wird der Zylinder 20 ent  leert und, sobald der Druck der vom Kom  pressor 5 verdichteten Luft einen hinrei  chend grossen Wert erreicht hat, wird die  Klappe 16, unterstützt vom Luftdruck, in die  mit gestrichelten Linien gezeichnete Endlage  geschwenkt, wodurch die Verbindung zwi-    sehen dem     Kompressor    5 und der Leitung 6  geöffnet und die Verbindung zum Hilfskom  pressor geschlossen wird. Schliesslich wird  die Kupplung 11 ausgerückt.  



  Die Betätigungsvorrichtungen für die  Klappen 16 und 23 sowie die Kupplung 11  können natürlich anders ausgeführt werden.  Die Verstellung der Klappe 23 kann in Ab  hängigkeit vom Betriebszustand der Ma  schine erfolgen, z. B. unter der Einwirkung  des Druckes in einer der Abgasleitungen oder  der Spülluftleitung. Sie kann auch von Hand  betätigt werden. Die Ausrückung der Kupp  lung 11 kann in Abhängigkeit von der Lage  der Klappe 16 erfolgen, z. B. in der Weise,  dass in einer bestimmten Lage der Klappe 16  ein Ventil in der Leitung zur Kupplung 11  geöffnet wird.  



  Es ist ferner möglich, die     Betätigung    der  Klappen 16 und 23 sowie der Kupplung 11  in einer bestimmten Reihenfolge mit Hilfe  eines     andern    verfügbaren Druckmittels als  dem Schmieröl oder durch elektrische oder  ähnliche Vorrichtungen vorzunehmen.  



  Es ist auch möglich, die Erfindung bei  Anlagen anzuwenden, bei denen nur eine  Abgasleitung an die Turbine 4 angeschlossen  ist, obwohl die oben beschriebene Aufteilung  der Abgase für verschiedene Expansionsstu  fen der Turbine aus mehreren Gründen vor  zuziehen ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kompressoranlage für Zweitaktbrennkraft- maschinen, insbesondere für langsamlaufende Schiffsantriebsmaschinen, mit einer durch Abgase der Brennkraftmaschine angetrie benen Turbine, die einen Kompressor für Spül- und Überladeluft der Brennkraft maschine antreibt, dadurch gekennzeichnet,

   dass ausser dem von der Abgasturbine ange triebenen Kompressor ein über eine ein- und ausschaltbare Kupplung unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetriebener Hilfskom pressor angeordnet ist, der so bemessen ist, dass er mindestens die während des Aaslas sens der Brennkraftmaschine erforderliche Spül- und Ladeluftmenge zu liefern vermag. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrückung der Kupplung in Abhängigkeit von der Lage eines Steuerorganes in der Verbindung zwi schen dem von der Turbine angetriebenen Kompressor und der Spülluftleitung der Maschine selbsttätig erfolgt. 2. Anlage nach Patentanspruch, wobei eine gesteuerte, ins Freie führende Verbin dung an eine zur Abgasturbine führende Abgasleitung angeschlossen ist, dadurch ge kennzeichnet, dass die Verstellvorrichtungen für ein Steuerorgan in der vorgenannten Ver bindung und ein Steuerorgan in der Drucklei- tung des von der Abgasturbine angetriebenen Kompressors sowie die Verstellvorrichtung für die ein- und ausrückbare Kupplung des Hilfskompressors derart ausgebildet sind,

   dass selbsttätig nacheinander zunächst die er wähnte Verbindung geschlossen und darauf das Steuerorgan in der Druckleitung des von der Abgasturbine angetriebenen Kompres- sors geöffnet wird, ehe die Kupplung für den unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetriebenen Hilfskompressor ausgerückt wird. 3. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Kupplung durch ein mindestens während des Laufens der Brennkraftmaschine unter Druck stehendes Druckmittel erfolgt. 4.

   Anlage nach Patentanspruch und Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung für mindestens eines der in der genannten Verbindung und in der Druckleitung des von der Abgasturbine angetriebenen Kompressors angeordneten Steuerorgane durch ein mindestens während des Laufens der Brennkraftmaschine unter Druck stehendes Druckmittel erfolgt. 5. Anlage nach Patentanspruch und Un teransprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeich- net, dass das Druckmittel vom Druckschmier system der Brennkraftmaschine entnommen wird. 6.

   Anlage nach Patentanspruch und Un teransprüchen 2, 4 und 5, dadurch gekenn zeichnet, dass Servomotorzylinder für die Verstellvorrichtungen der genannten Steuer organe und die Verstellvorrichtung der Kupplung an eine gemeinsame Leitung der Druckseite des Druckschmiersystems ange schlossen sind, und dass in dieser Leitung ein Mehrwegsteuerorgan angeordnet ist,

   durch das die zu den Servomotorzylindern füh rende Leitung wahlweise mit der Druck- oder der Rücklaufseite des Druckmittel systems in Verbindung gesetzt werden kann.