DE258173C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- ' Ja 258173 KLASSE 46«. GRUPPE

ARNOLD ZOLLER in TURIN, Italien.

dienenden Rotationskompressor.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Dezember 1910 ab.

Zweitaktmotoren, bei denen als Ladepumpe ein Kompressor mit rotierenden Flügeln in Verbindung mit einem Druckausgleichbehälter verwendet wird, sind bekannt. Bekannt sind ferner Zweitaktmotoren, bei denen die Kolbenspülluftpumpen zum Zweck der Raum- und Gewichtsverringerung mit höherer Tourenzahl als die Motorwelle betrieben werden.

Gegenstand der Erfindung ist dagegen ein ίο Zweitaktmotor mit rotierendem Spülluitkompressor, bei dem durch eine geeignete Anordnung der Flügel des Kompressors gegenüber der Motorwelle d^^sjetzt.natw_endige_pruck-

ausgleichbehälte.r in Wegfall gebrach^ und

außerdem der Arbeitsbedarf für die Kompression der Spülluft verringert wird.

Bei dem Zweitaktmotor nach der Erfindung findet ferner durch Einschaltung einer Übersetzung zwischen Motorwelle und Kompressor eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Rotationskompressors gegenüber der Motorwelle statt, wodurch nicht nur die bei der Erhöhung der Geschwindigkeit der sonst verwendeten Kolbenpumpen auftretenden Nachteile beseitigt, sondern auch weitere Vorteile erreicht werden.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. ι und 2 zeigen einen Zweitaktmotor in Vorderansicht mit teilweisem Schnitt.

Fig. 3 stellt das Druckdiagramm des Rotationskompressors in Polarkoordinaten,

Fig. 4 in rechtwinkligen Koordinaten dar.

Fig. 5 zeigt das Arbeitsdiagramm eines Zweitaktmotors während der Auspuffphase,

Fig. 6 das Arbeitsdiagramm des Motors in Zusammenhang mit dem Druckdiagramm des Kompressors.

Fig. 7 stellt eine zweite Ausführungsform des Rotationskompressors im Querschnitt dar.

Fig. 8 zeigt dessen Druckdiagramm.

Fig. 9 stellt eine dritte Art der Anordnung des Rotationskompressors dar.

Der Rotationskompressor besteht aus dem zylindrischen Gehäuse 1 und aus der Trommel 2, welche in exzentrisch angeordneten _v , Eindrehungen im Gehäuse und dessen Deckel sich dreht. Das Gehäuse 1 ist mittels Schrauben 3 am Kurbelgehäuse 4 des Motors befestigt. Die Trommel 2 ist mit einer Nabe 2' versehen, welche gegen das Gehäuse 1 durch die Stopfbüchse 5 abgedichtet und am Ende mit einem Zahnrad 22 versehen ist, welches in ein auf der Kurbelwelle 6 aufgekeiltes Zahnrad 21 eingreift. Die Trommel 2 dreht sich somit im Gehäuse 1, wobei durch die seitlichen Eindrehungen im Gehäuse und dessen Deckel ein luftdichter Abschluß erzielt wird.

Im Innern des Kompressors sind ein (Fig. i, 2 und 9) oder mehrere Flügel 7 (zwei in Fig. 7), die unabhängig voneinander gelagert sind, angeordnet. Diese Flügel sind um den zentrisch im Gehäuse gelagerten Zapfen 8 drehbar, welcher in die Öffnung 2" der Trommel 2

ragt. Die Flügel sind durch die Schlitze der Trommel 2 luftdicht schließend geführt bzw. durchdringen geeignete Schlitze in den Rollen 9, welche ihrerseits in den Führungen 10, ebenfalls luftdicht schließend, drehbar angeordnet sind. Das Gehäuse 1 ist oben mit zwei Öffnungen 11 und 12, dem Einlaß und Auslaß versehen. Die öffnung 11 ist durch das Rohr 13 mit dem Vergaser oder direkt mit der Atmosphäre verbunden, wenn die Einführung des Brennstoffes in die Zylinder durch Einspritzpumpen erfolgt. Die öffnung 12 ist dagegen an das Rohr 14 angeschlossen,

. welches zum Raum 15 führt, der mit den Eintrittskanälen 16 für die Spülluft in die Zylinder 17 (zwei in Fig. 1 und 2) des Motors verbunden ist. In die Rohrleitung 14 ist zweckmäßig ein Rückschlagventil 20 eingebaut.

Der Motor kann selbstverständlich beliebiger Art sein, z. B. ohne Ventile, wie dargestellt, in welchem die Einströmöffnungen 16 sowie die Auslaßö£fniingen~i8~~vöfr~deir"Kb!-· ben 19 gesteuert werden.

Die Wirkungsweise des Kompressors nach Fig. ι und 2 ist folgende:

Wenn die Trommel 2 mit den Flügeln 7 sich im Sinne des Pfeiles dreht, so saugen die Flügel Luft durch die Öffnung 11 an, komprimieren sie und drücken sie durch die Öffnungen 12 in das Rohr 14. Die entstehenden Drücke der Spülluft, wenn die Flügel 7 von der einen in die andere der Stellungen I, II, III der Fig. 1 gelangen, sind im Polardiagramm Fig. 3 durch die Kurve I, II, III sowie im rechtwinkligen Koordinatendiagramm Fig. 4 dargestellt. Wenn nun der Flügel 7 (Fig. 1) sich in der Position III befindet, öffnen sich" die Einströmöffnungen' 16 in einem der Zylinder und anstatt daß die Kurve III, ΙΙΓ. (Fig. 3, 4) steigt, fällt sie nach der Linie III, IV, V, je nach den Stellungen III, IV usw. der Flügel 7, wie in Fig. 1 vorgesehen ist.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen den Rädern 21 und 22 ist bei der Ausführungs-1, form nach Fig. 1 und 2 2:1, so daß jeder 'j Umdrehung der Motorwelle zwei Umdrehungen j des Kompressors entsprechen und somit zwei i; 50 Kompressionsphasen, die unter sich um 180 ° |j versetzt sind, wie das Polardiagramm Fig. 3 [\ zeigt. Der vom Motor mittels eines Über- \ Setzungsverhältnisses 2 : 1 angetriebene Kom-' pressor mit einem Flügel dient somit zur Spülung eines Motors mit zwei Zylindern.

Wenn der Kompressor mit zwei Flügeln ausgerüstet ist und das Übersetzungsverhältnis noch 2 : ι ist, so erhält das Polardruckdiagramm die in Fig. 8 ersichtliche Form.

Ein solcher Kompressor kann für einen Vierzylindermotor dienen. Wenn die Übersetzung zwischen den Rädern 21 und 22 3:1 ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, so kann ein Kompressor mit einem Flügel für einen Dreizylindermotor, mit zwei Flügeln für einen Sechszylindermotor dienen. Im allgemeinen muß die Flügelzahl und die Tourenzahl des I Kompressors so gewählt werden, daß bei jeder Umdrehung der Motorwelle so viele Kompressionsphasen entstehen, als der Motor zu frd spülende Zylinder besitzt. '■

Der indirekte Antrieb des Reaktionskompressors durch die Motorwelle unter einem bestimmten Übersetzungsverhältnis bietet bedeutende technische Vorteile gegenüber dem bekannten Antrieb der Kolbenspülluftpumpen.

Im Falle der Verwendung einer Kolbenpumpe hat die Vergrößerung der Pumpengeschwindigkeit gegenüber der Motorgeschwindigkeit den Hauptnachteil zur Folge, daß der Massenausgleich zufolge der abwechselnd bewegten Massen gestört wird.

Bei einer Rotationspumpe hat eine Vergrößerung der Pumpengeschwindigkeit eine günstige Beeinflussung der Regelmäßigkeit des Motorganges zur Folge, denn die Rotationspumpe wirkt als Schwungrad und kann auch als solches ausgebildet werden.

Bei einer Kolbenpumpe trägt die Vergrößerung der Geschwindigkeit durchaus nicht zu einer Vereinfachung der Kolbenkonstruktion, noch zu irgendeiner Erhöhung der Nutzwirkung der Pumpe bei.

Bei einer Rotationspumpe gestattet hingegen die Erhöhung der Geschwindigkeit in bestimmtem Verhältnis eine Verringerung der Flügelzahl, wodurch eine Vereinfachung der Konstruktion bedingt wird. Außerdem wird der Nutzeffekt der Pumpe erhöht, da die Sicherheit der Dichtung zwischen den Flügeln und der Kompressorwand proportional der Geschwindigkeit zunimmt.

Bei einer Kolbenpumpe kann ferner die Geschwindigkeit höchstens auf das Doppelte der Motorgeschwindigkeit gebracht werden, denn die lineare Geschwindigkeit des Kolbens darf gewisse praktische Grenzen nicht überschreiten. Daraus folgt, daß die Zahl der Motorzylinder, welche man mit einer einzigen Pumpe speisen kann, immer beschränkt bleibt. Bei einer Rotationspumpe kann man, abgesehen von der Tatsache, daß die Geschwindigkeit innerhalb eines weiteren Bereiches vergrößert werden kann, auch zur Erhöhung der Zahl der Flügel Zuflucht nehmen und daher mit einer einzigen Pumpe einen Motor mit beliebiger Zylinderzahl mit Spülluft versehen, was von großer Wichtigkeit ist. Es ist somit klar, daß es durch eine passend gewählte Erhöhung der Geschwindigkeit des Kompressors und der Wahl einer entsprechenden Flügelzahl möglich ist, einen Effekt zu

erreichen, welcher mit der Erhöhung der Geschwindigkeit einer Kolbenspülluftpumpe nicht erreichbar ist.

Die Anwendung eines Rotationskompressors als. 'Spülluftkompressor für Zweitaktmotoren nach der Erfindung bietet ferner noch andere bedeutende Vorteile, jwäß—jdeji__volls.tändigen.

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ίο für den Spülluftkompressor. In der Tat befindet sich das Diagramm eines Zweitaktmotors für die Auspuffphase, wie die Fig. 5 zeigt, zwischen den Ordinaten χ und y, ähnlich dem Druckdiagramm des Rotationskompressors zwischen den Ordinaten III, IV (Fig. 4). Durch geeignete Aufkeilung des Kompressors zur Kurbelwelle des Motors, d. h. unter einem entsprechenden Voreilwinkel des oder der Flügel zum Kurbelarm, kann man eine Überdeckung der Diagramme des Motors und Kompressors, wie Fig. 6 darstellt, erreichen,

\ so daß, wenn die Einströmöffnungen 16 der Spülluft freigelegt werden (d. i. bei der Ordinate ζ des Motordiagrammes), der Druck im Kompressor P den Druck p^x im Innern des ; Motorzylinders übersteigt. Beim Ausströmen

' sinken nun die Drücke im Innern des Motorzylinders sowohl wie im Kompressor nach der gezeichneten Kurve, jedoch wird der Druck des letzteren den des Motorzylinders ständig um den Wert p' übertreffen, auf welche Art sich auch die Spülung nach öffnung der Einströmöffnungen bis zur vollkommenen Reinigung der Arbeitszylinder von den Verbrennungsgasen vollzieht, ohne daß jegliche Zuhilfenahme von Druckausgleichbehältern notwendig wird.

Wird hingegen der Kompressor in beliebig anderer Stellung zu der Kurbelwelle des Motors aufgekeilt, so wird sich das Druckdiagramm des Kompressors in einer der punktierten Lagen k, k' zu jenen des Arbeitszylinders befinden, so daß sich die Spülung nicht vollziehen könnte, wenn nicht zur Zuhilfenahme eines höheren Enddruckes des Kompressors und eines Druckausgleichbehälters mit einem dem Werte P entsprechenden konstanten Drucke, wie durch die punktierte Linie k" angegeben ist, gegriffen wird.

Selbstverständlich sinkt der Arbeitsaufwand für einen Kompressor von gleicher Liefermenge im Verhältnis der beiden verschiedenen mittleren Drücke P (Fig. 6) und p'" (Fig. 4)·

Die Anwendung eines Rotationskompressors nach der Erfindung ermöglicht insbesondere durch dessen vorteilhafte Aufkeilung in bezug auf den Kurbelarm des Motors den Wegfall von Druckausgleichbehältern und hat eine bedeutende Erniedrigung des Energieaufwandes zur Folge.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Zweitaktmotor mit einem zur Verdichtung der Spülluft oder eines explosiven Gemisches dienenden Rotationskompressor, welcher mit radial angeordneten und unter sich unabhängigen Flügeln versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskompressor von der Motorwelle mit einem Übersetzungsverhältnis angetrieben wird, das nach der Zylinderzahl des Motors und der Zahl der Kolbenflügel des Kompressors bemessen ist, um für jede Umdrehung der Kurbelwelle des Motors so viel Kompressionsphasen des Kompressors zu erreichen, als der Motor Arbeitszylinder besitzt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.