DE3342679C2

DE3342679C2 - Verdichter für Gase, insbesondere Lader für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3342679C2
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: 1986-01-09
Also published as: DE3342679A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdichter einfacher Bauart, der insbesondere als Lader für leichte Verbrennungsmotoren geeignet ist. Der Verdichter weist einen Drehkolben in einem Ringraum auf. Zwischen Gasauslaß und Gaseinlaß des Ringraumes ist ein Sperrschieber vorgesehen, der Ansaug- und Verdichtungsteil voneinander trennt und der für den Durchgang des Drehkolbens kurzzeitig geöffnet wird. Einwirkung von Druck und Wärme mit der Kernschicht verbunden wird. Um eine einw

Description

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Die Erfindung betrifft einen Verdichter für Gase, insbesondere einen Lader zur Vorverdichtung von Luft oder Luftbrennstoffgemischen für Verbrennungsmotoren, mit einem 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 Absperrschieber befindet, der in Schließstellung den Querschnitt des Ringraumes abschließt und der mit einer Betätigungseinrichtung zum kurzzeitigen öffnen für den Durchgang des Drehkolbens in Verbindung steht, wobei der Ringraum einen ringförmigen Schlitz aufweist, durch den ein auf einer Welle befestigter Träger für den Drehkolben in den Ringraum hineinragt.

Es ist bekannt, die Verbrennungsluft oder das Luftbrennstoffgemisch 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 zum Beispiel 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 besteht 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 die bei Viertaktmotoren übliche Kurbelgehäuseschmierung angewandt werden. Dies war bisher in wirtschaftlicher Weise nur bei Zweitaktmotoren mit größeren Leistungen angebracht.

Zur Lösung der geschilderten Aufgabe eignet sich grundsätzlich die eingangs geschilderte Verdichterbauart Verdichter d'.eser Bauart sind aus der US PS 6 58 364 und der GB-OS 20 60 779 bekannt Kleinmotoren, für die solche Verdichter bevorzugt eingesetzt werden sollen, werden überwiegend auf Gebieten eingesetzt wo sie keiner pfleglichen Behandlung und Wartung unterliegen, sondern einer rauhen Behandlung ausgesetzt sind. Hierauf ist auch beim Bau eines entsprechenden Verdichters Rücksicht zu nehmen. Die Steuerungseinrichtungen des Verdichters stellen in diesem Zusammenhang besonders empfindliche Teile des Verdichters dar.

Bei den bekannten Verdichtern der angesprochenen Bauart ist nun festzustellen, daß diese Steuerungsteile außerhalb des eigentlichen 'Verdichters angeordnet sind. Eine solche Anordnung erleichtert zwar die Zugänglichkeit der entsprechenden Vorrichtungen für den Fall eventueller Reparaturen, bringt aber zugleich die Gefahr mit sich, daß diese Teile in einem besonders rauhen Betrieb leicht Beschädigungen und Verschmutzungen ausgesetzt sind, so daß die Gefahr von Betriebsstörungen besonders groß ist

Demgegenüber ist der Verdichter gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die Steuerelemente im Innenraum des Verdichters selbst angeordnet werden können. Hierzu ist es zunächst erforderlich, daß der Innenraum weitgehend frei von rotierenden Teilen gehalten wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der enge ringförmige Schlitz, durch den der Träger für den Drehkolben in den Ringraum hineinragt, dicht an der einen Stirnwand des Verdichters vorgesehen ist. Der Träger läßt daher in dem Innenraum des Verdichters, das heißt denjenigen Raum, der von dem Ringraum umschlossen ist, hinreichend Platz für die Anordnung der Steuerelemente, nämlich des Absperrschiebers sowie dessen Betätigungseinrichtungen. Es ist verständlich, daß damit die empfindlichen Steuerelemente vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkung geschützt sind. Daneben wird aber auch eine besonders kompakte raumsparende Bauweise in Verbindung mit einem Motor erzielt.

Der Träger für den Drehkolben ist vorteilhafterweise als Scheibe ausgebildet oder er weist einen Ring auf, die beziehungsweise 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 Längser-Streckung in Bewegungsrichtung aufweisen, was zu einer besseren Dichtung führt

Bei einem Zweitaktmotor ibt es möglich, den Verdichter direkt mit de- 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 Keilriemenoder 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 zeigt

F i g. 1 die Prinzipskizze eines Einzylinderzweitaktmotors mit einem direkt mit der Kurbelwelle verbundenen Verdichter gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Verdichter gemäß der Erfindung,

Fig.3 einen Querschnitt durch den Verdichter gemäß F i g. 2 entsprechend der Linie III/I 11 (vergrößert),

F i g. 4 einen Teilschnitt durch einen Verdichter gemaß F i g. 2 mit einer anderen Stellung des Rotationskolbens (vergrößert).

F i g. 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 1 und 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 Vwleinantrieben, insbesondere mobilen Antrieben, ermöglicht.

Aufbau und Wirkungsweise eines Verdichters gemäß der Erfindung sind im folgenden anhand der F i g. 2 bis 4 näher erläutert.

Der Verdichter besteht aus einem Gehäuse mit einem zylindrische;! Mantel 8 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 S erstreckt sich von der Stirnwand 7 bis dicht an die Stirnwand 8 und bildet dort einen ringförmigem Schlitz 10 (F i g. 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 F i g. 2 und F i g. 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 16 und 17 geführt ist. Auf die Wirkungsweise des Schiebers 15 wird weiter unten eingegangen.

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 19 steht in Verbindung mit einem Betätigungshebel 20, dessen eines Ende über eine an 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 Flansch 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 Wehe, daß der Rotationskolben 12 während seiner Bewegung das zwischen seiner Vorderseite 26 und dem normalerweise geschlossenen Sperrschieber 15 befindliche Oasvolumen verdichtet, bis dieses Gas in den Verbrennungsmotor hineinströmt Gleichzeitig saugt der Drehkolben 12 auf seiner Rückseite Gas an, das durch die Einlaßöffnung 13 in den Ringraum 5 einströmt.

Nachdem das verdichtete Gas durch die Durchtrittsöffnung i4 in den Zylinder des zugehörigen Verbrennungsmotors hineingeströmt ist und der Drehkolben 12 etwa die in F i g. 2 dargestellte Stellung erreicht hat, wird der Sperrschieber 15 für den Durchhang des Drehkolbens 12 kurzzeitig geöffnet. Hierzu drückt der Nokken 19 über den Betätigungshebel 20 den Sperrschieber 15 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 Frischgasen hinter dem Drehkolben bestehender Arbeitstakt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verdichter für Gase, insbesondere Lader zur Vorverdichtung von Luft oder Luft/Brennstoff-Gemischen für Verbrennungsmotoren, mit einem 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 Absperrschieber befindet, der in Schließstellung den Querschnitt des Ringraumes abschließt und der mit einer Betätigungseinrichtung zur kurzzeitigen Öffnung für den Durchgang des Drehkolbens in Verbindung steht, wobei der Ringraum einen ringförmigen Schlitz aufweist, durch den ein auf einer Welle befestigter Träger für den Drehkolben in den Ringraum hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (10) dicbt an einer Stirnwand (8) des Verdichters vorgesehen ist und daß der Absperrschieber (15) sowie dessen Betätigungseinrichtung (20, 22) im Inneren des Verdichters angeordnet sind.

2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (11) des Drehkolbens (12) eine Scheibe oder einen Ring aufweist, die beziehungsweise der abdichtend in den ringförmigen Schlitz (10) hineingreift

3. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zentrisch angeordneten '.VeIIe (18) ein Betätigungselement, zum Beispiel ein Nocken.(19) od;:- Hebel befestigt ist, das den Absperrschieber (1.5) zwecks öffnung betätigt

4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrschieber (15) mit einer Schließfeder (24) versehen ist

5. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er bei Verbindung mit einem Zweitaktverbrennungsmotor (2) direkt mit der Motorkurbelwelle verbunden ist.

6. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung mii einem Viertaktverbrennungsmotor eine Untersetzung im Verhältnis 2 :1 zwischen Verdichter und Motor eingeschaltet ist.