DE1052164B - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen eines einer Brennkraftmaschine zugeordneten Luftverdichters - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen eines einer Brennkraftmaschine zugeordneten Luftverdichters, der als Schleuderverdichter oder als kombinierte Schleuder- und Axialverdichter ausgeführt ist. Sie läßt sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bei Luftverdichtern anwenden, die längere Zeit hindurch in Räumen betrieben werden müssen, deren Atmosphäre Verunreinigungen enthält, die zu einem gewissen Prozentsatz öl oder andere Fliissigkeitsdämpfe umfassen können, und bei denen es darauf ankommt, daß der Wirkungsgrad des Verdichters unverändert bleibt. Derartige Verhältnisse treten beispielsweise bei von durch Abgase angetriebenen Turboverdichtern auf, die in Kraftwerken oder Motorenräumen dazu dienen, Verbrennungskraftmaschinen mit Spül- oder Ladeluft zu versorgen.

Wenn derartige Turboverdichter längere Zeit hindurch unter den in Kraftwerken oder Motorenräumen normalerweise herrschenden Bedingungen betrieben werden, zeigt es sich, daß sich die Oberflächen der Flügel- oder Schaufelräder und der Diffusoren sowie andere innenliegende Flächen, auf welche die Luft auftrifft, mit Fremdstoffen überziehen. Dieses tritt insbesondere dann auf, wenn die Atmosphäre einen gewissen Anteil an öldampf enthält, der die Neigung der sehr kleinen Fremdstoffteilchen, sich an den in Frage kommenden Flächen festzusetzen und eine Überzugsschicht zu bilden, vergrößert.

Derartige Überzüge sind geeignet, den Wirkungsgrad und die Leistung des Verdichters herabzusetzen.

Es sind bereits verschiedene Wege zum Reinigen von Kompressorschaufeln und Turbinenrotoren bekanntgeworden, bei denen eine Reinigungsflüssigkeit in die Einlaßöffnung des Gerätes eingeführt wird. Bei den bekannten Verfahren wird der Rotor mit Hilfe einer besonderen Kraftquelle, z. B. dem Anlaßmotor einer Turbine, während des Abspülens der wirksamen Rotorflächen durchgedreht. Es ist zwar auch schon bekannt, bei einer Brennkraftkolbenmaschine die Flüssigkeit zum Reinigen des Maschineninneren bei laufender Maschine einzuführen, und zwar in den Lufteintrittskanal des Vergasers, wobei jedoch auch nur einige der Zylinder der Maschine in Tätigkeit sind. Der Niederschlag in einer solchen Maschine besteht naturgemäß hauptsächlich aus Kohle, und es ist seit vielen Jahren bekannt, den Kohlerückstand durch Einführung eines decarbonisierenden Mittels in die Ansaugöffnung einer solchen Maschine zu beseitigen. Von diesen bekannten Verhältnissen unterscheiden sich die Verhältnisse bei der Reinigung des Rotorflügels eines Verdichters jedoch wesentlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Anordnung zum Reinigen eines einer Brennkraftmaschine zugeordneten Schleuderverdichters oder Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen eines einer Brennkraftmaschine

zugeordneten Luftverdichters

Anmelder:
D. Napier & Son Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 10. November 1953

Alfred John Penn,

Northwood, Middlesex (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

kombinierten Schleuder- und Axialverdichters zu schaffen, welche eine Reinigung der Maschine während des Betriebes ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß eine leicht verdampfende Reinigungsflüssigkeit in an sich bekannter Weise während des Betriebes des Verdichters in dessen Lufteintrittskanal eingespritzt und über die wirksamen Oberflächen hinweggespült wird, und daß danach die mit Luft vermischte Reinigungsflüssigkeit der Brennkraftmaschine zugeleitet und in deren Verbrennungsraum verbrannt wird, wobei durch den Kraftstoffregler der Brennkraftmaschine die Anreicherung des Gemisches durch die Reinigungsflüssigkeit ausgeglichen wird.

Es können Reinigungsflüssigkeiten verschiedener Art verwendet werden; in vielen Fällen kann man jedoch ein leichtes öl benutzen, dem gegebenenfalls ein geeignetes schmutzlösendes Mittel beigemischt ist.

Nach der Erfindung wird die Reinigung in der Weise durchgeführt, daß man den Verbrennungsmotor auf den Betrieb bei im wesentlichen maximaler Leistungsabgabe einstellt, wobei der Motor durch einen Regler gesteuert wird, und daß man dann den Öffnungen oder Düsen eine Reinigungsflüssigkeit zuführt, die bei den in den Motorenzylindern herrschenden Verbrennungs-

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temperaturen verbrennt. Hierbei stellt die Reinigungs- motors zugeführt werden, sowie einen Auslaß A2, der

flüssigkeit einen Teil des durch den Motor während mit der Umgebungsluft in Verbindung steht; ferner

des Reinigungsvorgangs verbrauchten Kraftstoffs dar, umfaßt das Aggregat einen Schleuder-Luftverdichter,

und während dieses Vorgangs verringert der Regler dessen Gehäuse bei B angedeutet ist, mit der üblichen automatisch die normale Kraftstoffzufuhr in geeig- 5 Lufteintrittsöffnung B1 und einem in der üblichen

netem Ausmaß; die auf diese Weise von den Verdich- Weise ausgeführten Auslaß, der in der Zeichnung nicht

teroberfiächen entfernten Fremdstoffe entweichen da- erscheint. Innerhalb der Gehäuse A und B ist ein Rotor-

bei durch den Auslaßkanal bzw. die Auslaßkanäle des aggregat gelagert, das eine bei C allgemein angedeutete

Verbrennungsmotors. Welle umfaßt, die den Turbinenrotor C1 sowie den Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens io Rotor C 2 des^; Schleuderverdichters trägt, durchweichen

kann bei einem Schleuderverdichter oder kombinierten Luft von der Eintrittsöffnung B1 aus angesaugt wird,

Schleuder- und Axialverdichter mit einer Einrichtung um durch den üblichen, bei C 3 angedeuteten Diffusor

zur Einführung einer Reinigungsflüssigkeit in den Ein- in den schneckenförmigen Austrittskanal C 4 gefördert

trittskanal die Anordnung gemäß der Erfindung so ge- zu werden, der sich in der Förderleitung fortsetzt, troffen sein, daß zur Einführung der Reinigungsflüssig- *5 Soweit die Konstruktion bis jetzt beschrieben wurde,

keit eine oder mehrere in solcher Weise am Umfang ist sie von bekannter Art, so daß sich eine weitere Be-

des Lufteintrittskanals verteilte und angeordnete Ein- Schreibung bzw. eine ausführlichere bildliche Dar-

spritzdüsen dienen, daß die aus den Düsen austreten- stellung erübrigt.

den Flüssigkeitsstrahlen parallel oder nahezu parallel Das Eintrittsende des Verdichtergehäuses B ist ebenzu der Strömungsrichtung der angesaugten Luft auf ^ao falls in bekannter Weise mit einem Flansch S3 ver-

die Flächen des Verdichters treffen. sehen, an welchem ein Luftreiniger D ebenfalls bekann-

Ferner können bei manchen erfindungsgemäßen An- ter Ausführung befestigt ist; dieser Luftreiniger be-

ordnungen Mittel vorgesehen sein, durch welche Reini- sitzt eine ringförmige Kammer Dl (Fig. 2), die im

gungsflüssigkeit nicht nur in den Lufteintrittskanal, wesentlichen mit einem zum Reinigen von Luft geeigsondern zusätzlich auch unmittelbar in die Diffusor- 35 neten Material gefüllt ist und am Umfang einen ring-

kanäle eingeleitet wird. förmigen Lufteinsatz D 2 aufweist, sowie einen ring-

Wenn man die Reinigung mit Hilfe der erfindungs- förmigen Auslaß D 3, um dessen innere Kante herum

gemäßen Vorrichtung durchführt, wird es im allge- die Luft in den Überleitungskanal D4 strömt, von dem

meinen vorzuziehen sein, die Reinigungsflüssigkeit aus sich der Lufteintrittskanal des Verdichters erunter Druck zuzuführen, wenn der Verdichter im 3° streckt, wie es aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht,

wesentlichen mit seiner höchsten Drehzahl läuft, um Das Innere des Kanals, den die Luft auf ihrem Wege

zu bewirken, daß die Flüssigkeit mit der größtmög- aus der Filterkammer Dl zum Auslaß D 3 durchströmt,

liehen Kraft und der stärksten Reinigungswirkung auf ist in der dargestellten Weise mit einem faserigen

den zu entfernenden Überzug auf trifft. Material E belegt; in der gleichen Weise sind auch die

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur An- 35 Wände des Auslasses D 3 und die Innenfläche der wendung der Erfindung ergibt sich bei Abgas-Turbo- Wand D 5, welche denKanalD3 von dem Überleitungsverdichtern, wie sie zum Spülen und/oder Aufladen kanal D4 trennt, verkleidet.

von Verbrennungsmotoren verwendet werden; diese An dem faserigen Material £ an der Innenfläche der

Abgas-Turboverdichter umfassen eine Gasturbine, die Wand D 5 ist mit Hilfe von Schrauben Fl, die sich durch die Abgase des Motors angetrieben wird und 4° durch Rohrschellen F 2 erstrecken, ein kreisförmig ge-

zum Antreiben eines Schleuder-Luftverdichters dient, bogenes Rohr F befestigt, das ein Düsenrohr darstellt,

der Spül- und/oder Ladeluft liefert; derartige Aggre- das, um als ein solches zu wirken, gemäß Fig. 3 mit

gate werden in vielen Fällen bei ortsfesten Anlagen so- einer Reihe von Düsenöffnungen F 3 versehen ist. Die

■wie auf Schiffen verwendet. Die Erfindung wird im Achse jeder Düsenöffnung ist gegenüber der Achse der

folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an 45 Rotorwelle C unter einem Winkel von etwa 30° ge-

einem für einen solchen Abgas-Turboverdichter gelten- neigt,, so daß ein aus der Düsenöffnung ausgestoßener

den Ausführungsbeispiel näher erläutert. Flüssigkeitsstrahl in einem gewissen Ausmaß in den

Fig. 1 ist eine in kleinem Maßstab gezeichnete Überleitungskanal D 4 zwischen der Wand E und der

Seitenansicht des Abgas-Turboverdichteraggregats, Eintrittsöffnung B1 und allgemein in Richtung auf

bei dem die Erfindung Anwendung findet. 5° diese Eintrittsöffnung austritt. An das Düsenrohr F ist

Fig. 2 ist ein in größerem Maßstab gezeichneter eine Förderleitung F4 angeschlossen, die entsprechend

senkrechter Schnitt, der durch die Achse des Abgas- Fig. 2 angeordnet ist, und die es ermöglicht, dem

Turboverdichteraggregats gelegt ist; der Schnitt ist Düsenrohr und damit auch den Düsenöffnungen F3

durch die zum Reinigen und Einleiten der Luft in den eine Reinigungsflüssigkeit unter Druck zuzuführen.

Verdichter dienende Einrichtung gelegt, und die Er- 55 Die Mittel, welche die Reinigungsflüssigkeit durch

findung wird bei dieser Einrichtung angewendet; das die Leitung Fi unter Druck zuführen, können in der

benachbarte Ende des Verdichterrotoraggregats ist verschiedensten Weise ausgeführt sein und bilden als

hier fortgelassen, um die Darstellung deutlicher zu solche nicht einen Teil der Erfindung; als zweckmäßig

halten. hat sich jedoch die in Fig. 4 schematisch dargestellte

Fig. 3 ist eine in kleinerem Maßstab gezeichnete 60 Einrichtung erwiesen, die einen Behälter G für die

Vorderansicht des bei der Anordnung nach Fig. 2 ver- Reinigungsflüssigkeit umfaßt, dessen unteres Ende

wendeten Düsenrohres. über eine Leitung G1 und ein mit der Hand zu be-

Fig. 4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für tätigendes Ventil G 2 mit der Zuführungsleitung G 3

eine Einrichtung, mittels deren man dem Düsenrohr in Verbindung steht, die ihrerseits zu dem Düsenrohr F

eine Reinigungsflüssigkeit zuführen kann. 55 führt, während das obere Ende des Behälters G mit

Bei der dargestellten Konstruktion handelt es sich einer Druckluftleitung H verbunden ist, an die ein um ein Abgas-Turboverdichteraggregat von bekannter Druckmesser H1 angeschlossen ist, und der von einer Ausführung mit einer Turbine, deren Gehäuse bei A Druckluftquelle über eine Leitung H 2 und ein mit der angedeutet ist; diese Turbine umfaßt einen Einlaß Al, Hand zu betätigendes Regelventil^3 Druckluft zudemwährend des Betriebes Abgase eines Verbrennungs- 70 geführt werden kann.

Claims (3)

Der Behälter G ist mit einem Fülldeckel G 4 ausgerüstet, der sich luftdicht verschließen läßt. Während des Gebrauchs ist der Behälter G zum Teil mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt, z. B. bis zu der bei G 5 angedeuteten Höhe, und der Deckel G 4 ist verschlossen; nunmehr leitet man mittels des VentilsH3 Luft in den Behälter, um ihn auf einen geeigneten Druck zu bringen, der durch den Druckmesser H1 angezeigt wird. Wenn der Verdichter gereinigt werden muß, öffnet man das Ventil G2, während der Motor, mit welchem der Abgas-Turboverdichter zusammenwirkt, im wesentlichen unter Vollast arbeitet, so daß bei diesen Betriebsbedingungen die Reinigungsflüssigkeit aus den Düsenöfrnungen.F3 des Düsenrohres F ausgestoßen wird und der Reihe nach den Verdichter, den Motor, die Abgasanlage des Motors und die Turbine passiert, um dann in die Umgebungsluft zu gelangen. Als Luftdruck für den Behälter G hat sich ein Druck von etwa 0,85 Kilogramm pro Quadratzentimeter als geeignet erwiesen, und es hat sich gezeigt, daß es bei einem Verdichter, bei dem der Durchmesser der Lufteintrittsöffnung etwa 150 bis etwa 180 Millimeter beträgt, wobei es sich um einen Verdichter normaler Ausführung handelt, für die Reinigung normalerweise ausreicht, wenn man den Betrieb so lange fortsetzt, daß eine Flüssigkeitsmenge zwischen etwa 1,7 und etwa 2,3 Litern austritt. Es können die verschiedensten Reinigungsflüssigkeiten verwendet werden; als geeignete Reinigungsflüssigkeit hat sich Schwerbenzin bzw. Lackbenzin erwiesen, dem gegebenenfalls eine kleine Menge eines flüssigen schmutzlösenden Mittels beigefügt ist. Patentansprüche: 35

1. Verfahren zum Reinigen eines einer Brennkraftmaschine zugeordneten Schleuderverdichters oder kombinierten Schleuder- und Axialverdichters, dadurch gekennzeichnet, daß eine leicht verdampfende Reinigungsflüssigkeit in an sich bekannter Weise während des Betriebes des Verdichters in dessen Luffceintrittskanal eingespritzt und über die wirksamen Oberflächen hinweggespült wird, und daß danach die mit Luft vermischte Reinigungsflüssigkeit der Brennkraftmaschine zugeleitet und in deren Verbrennungsraum verbrannt wird, wobei durch den Kraftstoffregler der Brennkraftmaschine die Anreicherung des Gemisches durch ^Reinigungsflüssigkeit ausgeglichen wird.

2. Schleuderverdichter oder kombinierter Schleuder- und Axialverdichter mit einer Einrichtung zur Einführung einer Reinigungsflüssigkeit in den Eintrittskanal zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einführung der Reinigungsflüssigkeit eine oder mehrere in solcher Weise am Umfang des Lufteintrittskanals verteilte und angeordnete Einspritzdüsen dienen, daß die aus den Düsen austretenden Flüssigkeitsstrahlen parallel oder nahezu parallel zu der Strömtmgsrichtung der angesaugten Luft auf die Flächen des Verdichters treffen.

3. Verdichter nach Anspruch 2, bei dem eine ringförmige Lufteintrittskammer einerseits mit der Atmosphäre in Verbindung steht und andererseits durch einen ringförmigen Überleitungskanal mit der Ansaugöffnung des Verdichters verbunden ist, so daß die Luft unter einem Winkel zur axialen Richtung in dieAnsaugöffnung strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (F 3) für die Reinigungsflüssigkeit durch die Wand (D 5) des ringförmigen Überleitungskanal's in einem axialen Abstand von der Ansaugöffnung (Ö4) unterstützt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 397 327, 2 641267;
Brown-Boveri-Mitteikmgen, 1953, Nr. 5/6, S. 152; Engineering, 1953, Heft 4583, S. 673.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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