DE3342679A1

DE3342679A1 - Verdichter fuer gase, insbesondere lader fuer verbrennungsmotore

Info

Publication number: DE3342679A1
Application number: DE19833342679
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 5206 Neunkirchen-Seelscheid Schäfer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1983-11-25
Publication date: 1985-06-05
Also published as: DE3342679C2

Description

17.11.1983 P 83/27

Verdichter für Gase, insbesondere Lader für Verbrennungsmotoren.

Die Erfindung betrifft einen Verdichter für Gase, insbesondere einen Lader zur Vorverdichtung von Luft oder Luftbrennstoffgemischen für Verbrennungsmotoren. Es ist bekannt, die Verbrennungsluft oder das Luftbrennst off gemisch für Motoren und Dieselmotoren vorzuverdichten. In der Praxis werden heute im wesentlichen Abgasturboverdichter angewandt. Die bekannten Vorteile der Aufladung sind eine Erhöhung der Leistung und eventuell ein besserer Wirkungsgrad bei gegebenem Hubraum. Dem steht ein höherer technischer Aufwand für den Abgasturbolader gegenüber, der vor allem einen Einsatz dieses Systems bei kleinen Motoren verhindert.

Es sind auch andere Laderbauarten nach dem Verdrängerprinzip bekannt, z.B. Rootsverdichter und Schraubenkolbenverdichter, die ebenfalls aufwendig sind. Auch für diese Verdichter kommt infolge der aufwendigen und daher teuren Bauart ein Einsatz nur bei größeren Motorleistungen infrage.

Bei diesem Stand der Technik steht das Bedürfnis, einen Verdichter einfacher Bauart zu schaffen, der auch bei Motoren geringerer Leistung, insbesondere Einzylinderzweitaktmotoren, wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Bei Zweitaktmotoren kann durch den Einsatz eines Verdichters die Kurbelkastenspülung vermieden und damit

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die bei Viertaktmotoren übliche Kurbelgehäuseschmierung angewandt werden. Dies war bisher in wirtschaftlicher Weise nur bei Zweitaktmotoren mit größeren Leistungen angebracht. Die Erfindung gestattet, diese Maßnahme nun auch bei Motoren geringerer Leistung.

Gemäß der Erfindung ist ein solcher Verdichter gekennzeichnet durch einen zylindrischen Ringraum, der mit Abstand voneinander mit einem Gaseinlaß und einem Gasauslaß versehen ist und in dem sich ein Drehkolben befindet, wobei zwischen dem Gaseinlaß und dem Gasauslaß, und zwar in Bewegungsrichtung des Drehkolbens gesehen hinter dem Gasauslaß, .ein Sperrschieber angeordnet ist, der in Schließstellung dön Querschnitt des Ringraumes absperrt und der mit einer Betätigungseinrichtung zum kurzzeitigen Öffnen für den Durchgang des Drehkolbens in Verbindung steht.

Trotz seiner einfachen Bauweise ermöglicht es ein derartiger Verdichter, der nach dem Verdrängerprinzip arbeitet, bereits bei niedrigen Drehzahlen eine hohe Verdichtung mit einem exakt definierten Volumen zu erreichen. Dieses Gasvolumen ist lediglich von der konstruktiven Auslegung abhängig. Der Verdichter weist keine kompliziert gestalteten Bauteile auf, wie sie zum Beispiel die Drehkolben eines Roots-Gebläses oder die Windungen eines Schraubenkolbenverdichters darstellen. Er kann daher mit verhältnismäßig geringen Fertigungskosten hergestellt werden.

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Um die Halterung des Drehkolbens zu ermöglichen, weist der Ringraum des Verdichters zweckmäßigerweise einen ringförmigen Schlitz auf, durch den ein Träger für den Drehkolben in den Ringraum hineinragt, welcher auf einer zentrisch zum Ringraum angeordneten Welle befestigt ist.

Der Träger für Drehkolben ist vorteilhafterweise als Scheibe ausgebildet oder er weist einen Ring auf, die bzw. der abdichtend in den ringförmigen Schlitz des Ringraumes hineingreift und vorteilhafterweise diesen Schlitz abdichtet.

Der Rotationskolben kann im Interesse einer besonders kostengünstigen Herstellung als Stauscheibe ausgebildet sein, kann aber auch eine größere LängserStreckung in Bewegungsrichtung aufweiten, was zu einer besseren Dichtung führt.

Bei einem Zweitaktmotor ist es möglich, den Verdichter direkt mit der Kurbelwelle des Motors zu verbinden, während bei einem Viertaktmotor eine Untersetzung im Verhältnis 2 : 1 erforderlich ist. Die Untersetzung kann durch ein geeignetes Getriebe oder eine Keilriehmen- oder Kettenuntersetzung sowie auf andere geeignete Weise erzielt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, aus dem weitere Merkmale der Erfindung hervorgehen; und zwar zeigen:

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Pig. 1 die Prinzipsskizze eines Einzylinderzweitaktmotors mit einem direkt mit der Kurbelwelle verbundenen Verdichter gemäß der Erfindung,

Pig. 2 einen Schnitt durch einen Verdichter gemäß der Erfindung,

Pig. 3 einen Querschnitt durch den Verdichter gemäß Pigur 2 entsprechend der Linie III/III (vergrößert),

Fig. 4 einen Teilschnitt durch einen Verdichter gemäß Pig. 2 mit einer anderen Stellung des Rotationskolbens (vergrößert).

Pigur 1 zeigt, wie ein erfindungsgemäßer Verdichter 1 in Verbindung mit einem Einzylinderzweitaktmotor 2 zweckmäßig angeordnet ist. Ein Verdichter 1 ist direkt mit der.Kurbelwelle 3 des Zweitaktmotors 2 verbunden. Sein Durchmesser ist so gewählt, daß sich zwischen dem Verdichter 1und dem Gaseinlaß 4 des Zweitaktmotors 2 vorteilhaft ein kurzer Weg ergibt. Dies wird erreicht, wenn der Radius des Ringraumes 5 des Verdichters 1 dem Abstand von Lufteinlaß 4 des Motors von der Lagerung der Kurbelwelle 3 entspricht (Abstand a). Auf diese Weise ergibt sich eine besonders kompakte Bauart des Gesamtaggregates, die den Einsatz des Verdichters auch bei Kleinantrieben, insbesondere mobilen Antrieben, ermöglicht.

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Aufbau und Wirkungsweise eines Verdichters gemäß der Erfindung sind im folgenden anhand der Figuren 2 "bis näher erläut ert·

Der Verdichter besteht aus einem Gehäuse mit einem zylindrischen Mantel 6 und zwei Stirnwänden 7 und 8. Eine ebenfalls zylindrische Innenwand 9 begrenzt zusammen mit der zylindrischen Außenwand 6 und den äußeren Bereichen der Stirnwände 7 und 8 den Ringraum 5· Diese Innenwand 9 erstreckt sich von der Stirnwand 7 bis dicht an die Stirnwand 8 und bildet dort einen ringförmigen Schlitz 10 (Fig. 3)· Durch diesen Schlitz 10 ragt der Träger 11 für den Drehkolben 12 in den Ringraum 5 hinein· Der Träger 11 ist in dem Ausführungsbeispiel als Scheibe ausgebildet, er kann aber auch zumindest im Bereich des Schlitzes 10 als flacher Ring ausgebildet sein. Wesentlich ist, daß der Träger diesen Schlitz 10 so gut wie möglich abdichtet, ohne daß dadurch seine Rotation erschwert wird.

Der Ringraum 5 ist wie aus Pig. 2 und Fig. 4 hervorgeht mit Abstand voneinander mit einer Gaseinlaßöffnung 13 und einer Austrittsöffnung 14 versehen. Zwischen beiden Öffnungen und zwar in Bewegungsrichtung des Drehkolbens 12 gesehen hinter der Austrittsöffnung 14 befindet sich ein Absperrschieber 15, der von zwei an der Stirnwand 7 befestigten Führungsplatten und 17 geführt ist. Auf die Wirkungsweise des Schiebers 15 wird weiter unten eingegangen·

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Der scheibenförmige Träger 11 für den Drehkolben 12 ist auf einer koaxial zum Ringraum 5 angeordneten Welle 18 befestigt. Diese Welle trägt zur Betätigung des Absperrschiebers 15 einen Nocken 19· Der Nocken steht in Verbindung mit einem Betätigungshebel 20, dessen eines Ende über eine der Stirnwand 7 befestigte Achse 21 an dieser Stirnwand angelenkt ist. Das andere Ende ist mit dem unteren als Stange 22 ausgebildeten Ende des Sperrschiebers 15 gelenkig verbunden. In ihrem oberen Teil weist die Betätigungsstange 22 einen Plansch 23 auf, gegen den sich eine Schließfeder 24 anlegt, die mit ihrem anderen Ende auf einem Federsitz 25 gehalten ist. Dieser Federsitz 25 ist seinerseits an der Innenseite der Stirnwand 7 des Verdichters befestigt. Auf diese Weise drückt die Feder 24 den Sperrschieber 15 in die Schließstellung.

Der Verdichter arbeitet in der Weise, daß der Rotationskolben 12 während seiner Bewegung das zwischen seiner Vorderseite 26 und dem normalerweise geschlossenen Sperrschieber 15 befindliche Gasvolumen verdichtet bis dieses Gas in den Verbrennungsmotor hineinströmt. Gleichzeitig saugt der Drehkolben 12 auf seiner Rückseite Gas an, daß durch die Einlaßöffnung 13 in den Ringraum 5 einströmt.

Nachdem das verdichtete Gas durch die Durchtrittsöffnung 14 in den Zylinder des zugehörigen Verbrennungsmotors hineingeströmt ist und der Drehkolben 12 etwa die in Figur 2 dargestellte Stellung erreicht hat, wird der Sperrschieber 15 für den Durchgang des Drehkolbens

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kurzzeitig geöffnet. Hierzu drückt der locken 19 über den Betätigungshebel 20 den Sperrschieber gegen den Widerstand der Schließfeder 24 kurzzeitig nach unten, so daß der Sperrschieber 15 den Querschnitt des Ringraumes 5 freigibt und so den Durchtritt des Rotationskolbens ermöglicht.

Hierauf beginnt ein neuer aus Verdichtung des Gases vor dem Drehkolben 12 und Ansaugen von Frischgas hinter dem Drehkolben bestehender Arbeitstakt.

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Claims

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Pat entansprüche

1J Verdichter für Gase, insbesondere Lader zur Vorverdichtung von Luft oder Luftbirennst off gemischen für Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Ringraum, der mit Abstand voneinander mit einem Gaseinlaß und einem Gasauslaß versehen ist und in dem sich ein Drehkolben bewegt, wobei sich zwischen dem Gaseinlaß und dem Gasauslaß, und zwar in Bewegungsrichtung des Drehkolbens gesehen hinter dem Gasauslaß, ein Sperrschieber befindet, der in Schließstellung den Querschnitt des Ringraumes absperrt und der mit einer Betätigungseinrichtung zur kurzzeitigen Öffnung für den Durchgang des Drehkolbens in Verbindung steht.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum einen ringförmigen Schlitz aufweist, durch den ein Träger für den Drehkolben in den Ringraum hineinragt, und daß dieser Träger auf einer zentrisch zum Ringraum angeordneten Welle befestigt ist.

3· Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger des Drehkolbens eine Scheibe oder einen Ring aufweist, die bzw. der abdichtend in den ringförmigen Schlitz hineingreift.

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4. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß auf der zentrisch angeordneten Welle ein Betätigungselement, z.B. ein Nocken oder Hebel befestigt ist, das den Absperrschieber zwecks Öffnung betätigt.

5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber mit einer Schließfeder versehen ist.

6. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er bei Verbindung mit einem Zweitaktverbrennungsmotor direkt mit der Mototkurbelwelle verbunden ist.

7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung mit einem Viertaktverbrennungsmotor eine Untersetzung im Verhältnis 2 : 1 zwischen Verdichter und Motot eingeschaltet ist.