DE3902544A1 - Pressure-wave machine - Google Patents
Pressure-wave machineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F13/00—Pressure exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
- F02B33/42—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with driven apparatus for immediate conversion of combustion gas pressure into pressure of fresh charge, e.g. with cell-type pressure exchangers
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Druckwellenma schine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention is based on a pressure wave measurement Machine according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Druckwellenmaschine ist bekannt aus dem Lexikon der Technik von Lueger (Bd. 7, Seiten 597 und 598). Diese Druckwellenmaschine weist ein Luftführungsgehäuse auf der Ansaugseite einer aufzuladenden Verbrennungskraftmaschine auf und ein Heißgasführungsgehäuse auf deren Auspuffseite. Zwischen diesen beiden Gehäusen ist ein Zellenrad angeordnet, in welchem die angesaugte Luft auf bekannte Art verdichtet und dann durch Hochdruckluftkanäle des Luftführungsgehäuses abge leitet wird zu der aufzuladenden Verbrennungskraftmaschine.Such a pressure wave machine is known from the lexicon the technology of Lueger (Vol. 7, pages 597 and 598). These Pressure wave machine has an air duct on the Intake side of an internal combustion engine to be charged and a hot gas duct housing on the exhaust side. A cellular wheel is arranged between these two housings, in which compresses the intake air in a known manner and then abge through high pressure air ducts of the air duct housing is directed to the internal combustion engine to be charged.
Das Luftführungsgehäuse wird in der Regel als Gußteil ausge führt. Gießtechnische und wirtschaftliche Gründe verhindern bei dieser Ausführung eine reibungsverlustarme Gestaltung der Hochdruckluftkanäle, so daß der Wirkungsgrad der Druckwellenma schine nicht optimiert werden kann.The air duct housing is usually cast out leads. Prevent casting and economic reasons a low-loss design of the High pressure air ducts, so that the efficiency of the Druckwellenma machine cannot be optimized.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Druckwellenmaschine zu schaffen, bei welcher in den Hoch druckluftkanälen weniger Reibungsverluste auftreten.The invention seeks to remedy this. The invention how it is characterized in the claims, solves the task to create a pressure wave machine in which in the high compressed air ducts less friction losses occur.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß infolge einer Zweiteilung des Luftführungsgehäuses die Gießformen vereinfacht werden. Ferner ist es möglich mit vertretbarem gießtechnischem Aufwand in den Hochdruckluftkanälen Stoßdiffusoren anzuordnen. Ferner ist es möglich das Luftführungsgehäuse aus zwei verschiedenen Werk stoffen zu erstellen, was wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt.The advantages achieved by the invention are in essential to see that as a result of a division of the Air guiding the molds are simplified. Further it is possible with reasonable casting effort in the High pressure air ducts to arrange shock diffusers. Furthermore, it is possible the air duct housing from two different works fabrics to create whatever economic benefits come with it brings.
Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.
Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnungen, welche lediglich einen Ausführungsweg darstellen, näher erläutert.The invention, its further development and the achievable with it Advantages are shown below with reference to the drawings which represent only one way of execution, explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform, Fig. 1 is a schematic diagram of a first embodiment;
Fig. 2 eine Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform und Fig. 2 is a schematic diagram of a second embodiment and
Fig. 3 eine Prinzipskizze einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckwellenmaschine. Fig. 3 is a schematic diagram of a third embodiment of the pressure wave machine according to the invention.
Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In all figures, elements with the same effect are the same Provide reference numerals.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Druckwellenmaschine dargestellt. Ein Zellenrad 1 ist, in die Zeichnungsebene projiziert, ausschnittweise zu sehen. Dieses Zellenrad 1 bewegt sich in Richtung eines Pfeiles 2 an einem Luftführungsgehäuse 3 vorbei. Das Luftführungsgehäuse 3 ist in zwei Gehäuseteile 4, 5 aufgeteilt, welche jeweils eine Berührungsfläche 6, 7 aufweisen. Eine Halterung, welche nicht dargestellt ist, spannt die beiden Gehäuseteile 4, 5 zusammen, dabei ist zwischen deren Berührungsflächen 6, 7 eine Dichtung 8 vorgesehen. Die beiden Gehäuseteile 4, 5 sind druckdicht mit einander verbunden. Die Schnitte durch die beiden Gehäuseteile 4, 5 sind ebenfalls in die Zeichnungsebene projiziert worden. Das Gehäuseteil 4 wirkt auf bekannte Art direkt zusammen mit dem Zellenrad 1. In einer Zelle 9 des Zellenrades 1 gespeicherte Frischluft unter Druck strömt aus dieser heraus, wie durch einen Pfeil 9 a angedeutet, in einen durch das Gehäuseteil 4 führenden Hochdruckluftkanal 10 und durch diesen in einen Hochdruckluftkanal 11 und weiter in eine nicht darge stellte aufzuladende Verbrennungskraftmaschine. Die Dichtung 8 ragt nicht in die Hochdruckluftkanäle 10, 11 hinein und stört die Luftströmung nicht. Die Luftströmung beginnt sobald sich infolge der Bewegung des Zellenrades 1 nach rechts in Richtung des Pfeiles 2 eine Öffnung bildet zwischen linker Wand des Hochdruckluftkanals 10 und dem rechten Abschluß der Zelle 9. Die linke Wand des Hochdruckluftkanals 10 weist einen als Stoßdiffusor 12 ausgebildeten Vorsprung auf. Durch Nieder druckluftkanäle 15, 16 wird dir Frischluft in die Zellen 9 des Zellenrades 1 eingesaugt.In Fig. 1 a section is shown of an inventive pressure wave machine. A cellular wheel 1 , projected into the plane of the drawing, can be seen in sections. This cellular wheel 1 moves in the direction of an arrow 2 past an air guide housing 3 . The air duct housing 3 is divided into two housing parts 4 , 5 , each of which has a contact surface 6 , 7 . A bracket, which is not shown, clamps the two housing parts 4 , 5 together, a seal 8 being provided between their contact surfaces 6 , 7 . The two housing parts 4 , 5 are connected to one another in a pressure-tight manner. The sections through the two housing parts 4 , 5 have also been projected into the plane of the drawing. The housing part 4 acts in a known manner directly together with the cellular wheel 1 . In a cell 9 of the cellular wheel 1 stored fresh air under pressure flows out of this, as indicated by an arrow 9 a , into a high-pressure air duct 10 leading through the housing part 4 and through this into a high-pressure air duct 11 and further into an internal combustion engine, not shown, to be charged. The seal 8 does not protrude into the high-pressure air channels 10 , 11 and does not interfere with the air flow. The air flow begins as soon as an opening forms as a result of the movement of the cellular wheel 1 to the right in the direction of the arrow 2 between the left wall of the high-pressure air duct 10 and the right end of the cell 9 . The left wall of the high pressure air duct 10 has a projection designed as a shock diffuser 12 . Through low pressure air channels 15 , 16 fresh air is sucked into the cells 9 of the cellular wheel 1 .
Der Stoßdiffusor 12 bewirkt, daß die Luftströmung in diesem Bereich nicht mit der linken Wand des Hochdruckluftkanals 10 in Berührung kommt, wodurch Reibungsverluste an der linken Wand vermieden werden. Dies hat einen vorteilhaft höheren Wirkungs grad der Druckwellenmaschine zur Folge.The impact diffuser 12 ensures that the air flow in this area does not come into contact with the left wall of the high-pressure air duct 10 , as a result of which friction losses on the left wall are avoided. This results in an advantageously higher efficiency of the pressure wave machine.
Das Luftführungsgehäuse 3 ist vergleichsweise großen Tempera turspannungen ausgesetzt. Um eine genügende mechanische Festig keit zu erreichen, müssen vergleichsweise dicke Gehäusewandungen vorgesehen werden, welche diese Spannungen auf Dauer ertragen können, wenn das Luftführungsgehäuse 3 einstückig gegossen wird. Wird das Luftführungsgehäuse 3 jedoch aus den zwei Gehäuseteilen 4, 5 zusammengesetzt, so können sich Spannungen im Bereich der Berührungsflächen 6, 7 ausgleichen, wenn die Verbindung und die Abdichtung der Gehäuseteile 4, 5 mit einem elastischen dichtenden Medium erfolgt. Die Gehäuse teile 4, 5 können dünnwandiger und mit vergleichsweise einfacheren Gußwerkzeugen hergestellt werden. Beide Gehäuse teile 4, 5 können aus Druckguß gefertigt werden, wenn die Betriebstemperaturen dies erfordern. Es ist jedoch durchaus möglich das Gehäuseteil 5, welches mit niedrigeren Temperaturen beaufschlagt ist, aus Kunststoff zu spritzen oder es aus glas faserverstärktem Kunststoff herzustellen. The air duct housing 3 is exposed to comparatively large temperature voltages. In order to achieve a sufficient mechanical strength, comparatively thick housing walls must be provided, which can withstand these tensions in the long run if the air duct housing 3 is cast in one piece. However, if the air duct housing 3 is composed of the two housing parts 4 , 5 , tensions in the area of the contact surfaces 6 , 7 can be equalized if the connection and sealing of the housing parts 4 , 5 is carried out with an elastic sealing medium. The housing parts 4 , 5 can be made thin-walled and with comparatively simple casting tools. Both housing parts 4 , 5 can be made of die cast if the operating temperatures require it. However, it is entirely possible to inject the housing part 5 , which is subjected to lower temperatures, from plastic or to produce it from glass fiber-reinforced plastic.
Als Dichtung 8 zwischen den beiden Gehäuseteilen 4, 5 aus Alu miniumdruckguß wurde bei einem Ausführungsbeispiel Loctite® 573 in Verbindung mit einem Activator T verwendet. Die beiden Berührungsflächen 6, 7 der Gehäuseteile 4, 5 wurden jeweils mit Loctite® 573 und danach mit dem Activator T bestrichen und an schließend zusammengefügt und verschraubt. Loctite® 573 ist eine Abdichtmasse, die in Verbindung mit dem Activator T etwas aushärtet, jedoch elastisch bleibt, so daß Spannungen an den Berührungsflächen 6, 7 ausgeglichen werden können. Die Ver schraubung der Gehäuseteile 4, 5 erlaubte ein minimales Arbei ten der Berührungsflächen 6, 7 gegeneinander.As a seal 8 between the two housing parts 4 , 5 made of die-cast aluminum, Loctite® 573 was used in connection with an activator T in one exemplary embodiment. The two contact surfaces 6 , 7 of the housing parts 4 , 5 were each coated with Loctite® 573 and then with the Activator T and then joined and screwed together. Loctite® 573 is a sealing compound that hardens somewhat in connection with the Activator T , but remains elastic, so that tensions on the contact surfaces 6 , 7 can be compensated. The screwing of the housing parts 4 , 5 allowed minimal working of the contact surfaces 6 , 7 against one another.
Je nach den gegebenen Betriebsbedingungen ist es auch möglich die Berührungsflächen 6, 7 starr miteinander zu verkleben. Ferner ist es möglich als Dichtung 8 eine Feststoffdichtung zu verwenden. Bei allen Dichtungsvarianten muß jedoch stets sichergestellt sein, daß die Verbindung der beiden Gehäuse teile 4, 5 druckdicht ausgeführt ist.Depending on the given operating conditions, it is also possible to rigidly glue the contact surfaces 6 , 7 to one another. It is also possible to use a solid seal as the seal 8 . In all seal variants, however, it must always be ensured that the connection of the two housing parts 4 , 5 is pressure-tight.
Die beiden Berührungsflächen 6, 7 werden vorteilhaft rechtwink lig zur Längsachse der Druckwellenmaschine angeordnet, da der Temperaturgradient in Richtung der Längsachse verläuft. Die beiden Berührungsflächen 6, 7 werden zudem absolut eben ausge führt, da nur so die erlaubten engen Toleranzen für das Luft führungsgehäuse 3 eingehalten werden können.The two contact surfaces 6 , 7 are advantageously arranged at right angles to the longitudinal axis of the pressure wave machine, since the temperature gradient extends in the direction of the longitudinal axis. The two contact surfaces 6 , 7 are also absolutely flat out, because only in this way the permitted narrow tolerances for the air guide housing 3 can be met.
Der Hochdruckluftkanal 10 wird abhängig von den Betriebsanfor derungen an die Druckwellenmaschine gestaltet. In Fig. 1 ver läuft die Längsachse des Hochdruckluftkanals 10 parallel zur Längsachse der Druckwellenmaschine. In Fig. 2 verläuft der Hochdruckluftkanal 10 so, daß seine Längsachse sich mit der Längsachse der Druckwellenmaschine unter einem Schnittwinkel 13 schneidet. Versuche mit üblichen Verbrennungskraftmaschinen haben ergeben, daß Schnittwinkel 13 im Bereich zwischen 3° und 30° erlauben die Druckwellenmaschine optimal der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Der Hochdruckluftkanal 10 kann im Gehäuseteil 4 auch eine oder mehrere Krümmungen aufwei sen, deren jeweilige Krümmungsebenen voneinander verschieden sind. Die Längsachse der Druckwellenmaschine durchstößt jede dieser Krümmungsebenen.The high pressure air duct 10 is designed depending on the operating requirements for the pressure wave machine. In Fig. 1 ver the longitudinal axis of the high pressure air duct 10 runs parallel to the longitudinal axis of the pressure wave machine. In FIG. 2, the high pressure air channel 10 is such that its longitudinal axis intersects the longitudinal axis of the pressure wave machine at an intersection angle. 13 Experiments with conventional internal combustion engines have shown that cutting angles 13 in the range between 3 ° and 30 ° allow the pressure wave machine to be optimally adapted to the respective internal combustion engine. The high-pressure air duct 10 can also have one or more curvatures in the housing part 4 , the respective planes of curvature of which are different from one another. The longitudinal axis of the pressure wave machine penetrates each of these planes of curvature.
Die beiden Gehäuseteile 4, 5 werden häufig durch Schrauben me chanisch verbunden. Die Montage wird erleichtert, wenn zwei dieser Schrauben als Paß-Schrauben ausgebildet sind, welche die gegenseitige fixe Positionierung der Gehäuseteile 4, 5 sicherstellen.The two housing parts 4 , 5 are often mechanically connected by screws me. The assembly is made easier if two of these screws are designed as fitting screws, which ensure the mutual fixed positioning of the housing parts 4 , 5 .
Ferner ist es möglich die beiden Gehäuseteile 4, 5 so auszubil den, daß sie mittels eines V-Bandes verbunden werden können. Auch bei dieser Verbindungsart muß eine Dichtung 8 vorgesehen werden.Furthermore, it is possible to train the two housing parts 4 , 5 so that they can be connected by means of a V-band. A seal 8 must also be provided for this type of connection.
Werden die Gehäuseteile 4, 5 starr miteinander verklebt, so ist eine zusätzliche Verschraubung zur Erhöhung der Betriebssicher heit ohne weiteres möglich.If the housing parts 4 , 5 are rigidly glued to one another, an additional screw connection to increase the operational reliability is readily possible.
Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie ein Stoßdiffusor 12 im Verlaufe der linken Wand des Hochdruckluftkanals 10 ausge bildet werden kann. Anschließend an den Stoßdiffusor 12 folgt eine Ausnehmung 14 in der linken Wand des Hochdruckluftkanals 10, welche verhindert, daß in diesem Bereich die Luftströmung durch Wandreibungsverluste beeinträchtigt wird. Die Ausnehmung 14 wird soweit in Strömungsrichtung ausgedehnt, bis die Konizität des Wandverlaufes genügt, um Wandreibungsverluste klein zu halten. Fig. 3 shows a further possibility of how a shock diffuser 12 can be formed in the course of the left wall of the high pressure air duct 10 . Following the impact diffuser 12, there is a recess 14 in the left wall of the high-pressure air duct 10 , which prevents the air flow in this region from being impaired by losses of wall friction. The recess 14 is expanded in the flow direction until the taper of the wall profile is sufficient to keep wall friction losses small.
Claims (10)
- - daß mindestens das Luftführungsgehäuse (3) in minde stens zwei Gehäuseteile (4, 5) aufgeteilt ist,
- - daß die mindestens zwei Gehäuseteile (4, 5) mindestens zwei einander zugewandte Berührungsflächen (6, 7) aufweisen,
- - daß die mindestens zwei Berührungsflächen (6, 7) druck dicht miteinander verbunden sind, und
- - daß in dem mindestens einen Hochdruckluftkanal (10) des dem Zellenrad (1) zugewandten Gehäuseteils (4) zellenrad seitig mindestens ein Stoßdiffusor (12) vorgesehen ist.
- - That at least the air duct housing ( 3 ) is divided into at least two housing parts ( 4 , 5 ),
- - That the at least two housing parts ( 4 , 5 ) have at least two mutually facing contact surfaces ( 6 , 7 ),
- - That the at least two contact surfaces ( 6 , 7 ) are pressure tightly connected, and
- - That in the at least one high-pressure air duct ( 10 ) of the cell wheel ( 1 ) facing the housing part ( 4 ) cell wheel at least one shock diffuser ( 12 ) is provided.
- - daß zwischen den mindestens zwei Berührungsflächen (6, 7) ein dichtendes Medium vorgesehen ist, und
- - daß das dichtende Medium elastisch ausgebildet ist.
- - That between the at least two contact surfaces ( 6 , 7 ) a sealing medium is provided, and
- - That the sealing medium is elastic.
- - daß die mindestens zwei Berührungsflächen (6, 7) recht winklig zu der Längsachse der Druckwellenmaschine angeordnet sind, und
- - daß die mindestens zwei Berührungsflächen (6, 7) eben ausgebildet sind.
- - That the at least two contact surfaces ( 6 , 7 ) are arranged at right angles to the longitudinal axis of the pressure wave machine, and
- - That the at least two contact surfaces ( 6 , 7 ) are flat.
- - daß der mindestens eine Hochdruckluftkanal (10) zumin dest in dem dem Zellenrad (1) zugewandten Gehäuseteil (4) eine Längsachse parallel zu der Längsachse der Druckwellenmaschine aufweist.
- - That the at least one high-pressure air duct ( 10 ) at least in the housing part ( 4 ) facing the cellular wheel ( 1 ) has a longitudinal axis parallel to the longitudinal axis of the pressure wave machine.
- - daß der mindestens eine Hochdruckluftkanal (10) zumin dest in dem dem Zellenrad (1) zugewandten Gehäuseteil (4) eine Längsachse aufweist, welche sich mit der Längsachse der Druckwellenmaschine unter einem Schnittwinkel (13) schneidet, und
- - daß der Schnittwinkel (13) im Bereich zwischen 3° und 30° liegt.
- - That the at least one high-pressure air duct ( 10 ) at least in the housing part ( 4 ) facing the cellular wheel ( 1 ) has a longitudinal axis which intersects with the longitudinal axis of the pressure wave machine at an intersection angle ( 13 ), and
- - That the cutting angle ( 13 ) is in the range between 3 ° and 30 °.
- - daß der mindestens eine Hochdruckluftkanal (10) zumin dest in dem dem Zellenrad (1) zugewandten Gehäuseteil (4) mindestens eine Krümmung mit mindestens einer Krümmungs ebene aufweist, und
- - daß die mindestens eine Krümmungsebene von der Längsachse der Druckwellenmaschine durchstoßen wird.
- - That the at least one high-pressure air duct ( 10 ) at least in the cell part ( 1 ) facing the housing part ( 4 ) has at least one curvature with at least one curvature level, and
- - That the at least one plane of curvature is pierced by the longitudinal axis of the pressure wave machine.
- - daß für die Verbindung der mindestens zwei Gehäuseteile (4, 5) Schrauben vorgesehen sind.
- - That screws are provided for the connection of the at least two housing parts ( 4 , 5 ).
- - daß mindestens zwei der Schrauben als Paß-Schrauben ausgebildet sind.
- - That at least two of the screws are designed as fitting screws.
- - daß für die Verbindung der mindestens zwei Gehäuseteile (4, 5) eine V-Band-Kupplung vorgesehen ist.
- - That a V-band coupling is provided for the connection of the at least two housing parts ( 4 , 5 ).
- - daß die mindestens zwei Gehäuseteile (4, 5) durch einen vollständig aushärtenden Klebstoff starr miteinander ver bunden sind.
- - That the at least two housing parts ( 4 , 5 ) are rigidly connected to one another by a fully hardening adhesive.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893902544 DE3902544A1 (en) | 1989-01-28 | 1989-01-28 | Pressure-wave machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893902544 DE3902544A1 (en) | 1989-01-28 | 1989-01-28 | Pressure-wave machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3902544A1 true DE3902544A1 (en) | 1990-08-02 |
Family
ID=6372977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893902544 Ceased DE3902544A1 (en) | 1989-01-28 | 1989-01-28 | Pressure-wave machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3902544A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT342368B (en) * | 1971-04-02 | 1978-03-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | DEVICE FOR FINE ADJUSTMENT OF AN AERODYNAMIC PRESSURE SHAFT MACHINE TO DIFFERENT OPERATING CONDITIONS |
WO1988001341A1 (en) * | 1986-08-19 | 1988-02-25 | Gerhard Haubenwallner | Internal combustion engine |
-
1989
- 1989-01-28 DE DE19893902544 patent/DE3902544A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT342368B (en) * | 1971-04-02 | 1978-03-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | DEVICE FOR FINE ADJUSTMENT OF AN AERODYNAMIC PRESSURE SHAFT MACHINE TO DIFFERENT OPERATING CONDITIONS |
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Date | Code | Title | Description |
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