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Mit der Kurbelwelle einer Antriebsmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine,
gekuppeltes Kapselgebläse Die Erfindung betrifft ein mit der Kurbelwelle einer Antriebsmaschine,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, gekuppeltes Kapselgebläse mit zu einem feststehenden,
zylindrischen Kern exzentrisch angeordnetem Gehäuse und schwingenden Flügeln. Gemäß
der Erfindung liegt das Gebläsegehäuse nach außen frei und dient als Schwungrad
der Antriebsmaschine. Gegenüber jenen Gebläsen, bei welchen innenliegende rotierende
Teile mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser als Schwungmasse ausgebildet werden,
ist es hier von Vorteil, daß zur Ausbildung als Schwungmasse gerade der an sich
größte und schwerste Teil des Gebläses herangezogen wird. Die Innenteile des Gebläses
behalten ihre normalen Abmessungen bei, so daß ein derartiges Gebläseschwungrad
nur unwesentlich schwerer ist als ein gleichwertiges gewöhnliches Schwungrad. Durch
die erfinderische Ausbildung des Gebläses ergibt sich sohin die Möglichkeit, an
Stelle eines Schwungrades das Gebläse auf die Kurbelwelle der Maschine aufzukeilen.
Auch eine Leistungsabnahme vom Umfange des Gehäuses ist ohne Schwierigkeit möglich.
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Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die Luftzu- und
-ableitung auf der der Brennkraftmaschine zugekehrten Seite im Wesen senkrecht zur
Drehachse erfolgt. Solcherart wird einerseits eine äußerst kurze Druckleitung zu
den Maschinenzylindern erzielt, die Möglichkeit geschaffen, einen Teil der Gebläseluft
dem Kurbelkasten zu entnehmen, und jede Behinderung der Kraftabgabe vom Schwungrad
durch Rohrleitungen vermieden, ohne anderseits die Baulänge wesentlich vergrößern
oder das Gebläse stark vom Maschinenhauptlager abrücken zu müssen. Für die Kurbelwelle
können sohin im Wesen die gleichen Abmessungen beibehalten werden wie bei der einfachen
Schwungradanor dnung.
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Die innere Ausbildung des Gebläses erfolgt im Sinne der Erfindung
in der Weise, daß die mit ihren äußeren Enden an. der Innenseite des Gehäusekranzes
anliegenden Flügel mit ihren inneren Enden an einem vom rotierenden Gehäuse angetriebenen,
um den exzentrischen Kern rotierenden Steuerring angelenkt sind. Durch diese für
Gebläse mit am äußeren Ende kolbenartig geführten Schaufeln bereits in ähnlicher
Weise vorgeschlagene Bauart wird eine im Verhältnis zu den äußeren Abmessungen des
Gebläses, die ja von denen des zu ersetzenden Schwungrades nicht wesentlich abweichen
sollen, hohe Förderleistung erzielt, wie sie bisher nur bei
Gebläsen
mit angetriebenem Kern bzw. unmittelbar von außen angetriebenem Steuerring erreichbar
war. Anderseits werden bei dieser Bauart aber auch alle Vorteile beibehalten, welche
die Gebläse mit angetriebenem Gehäuse und an diesem angelenkten, an ihren inneren
Enden mit um den Kern rotierenden, voneinander unabhängigen Gleitringen oder Gleitschuhen
gelenkig verbundenen Schaufeln insbesondere hinsichtlich Einfachheit des Antriebes
und der Abdichtung sowie geringer Relativgeschwindigkeiten zwischen den bewegten
Teilen aufweisen.
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Der Antrieb des Steuerringes kann dadurch erfolgen, daß eine der Schaufeln
sowohl .am Gehäuse als auch -am Steuerring angelenkt ist; die Winkelgeschwindigkeit
des Steuerringes wird auf diese Weise ungleichförmig. Dies kann in der Weise ausgenutzt
werden, daß die mit der größten Voreilung wirkende Kammer dem entferntest stehenden
Zylinder zugeordnet ist, so daß die durch die verschiedenen Längen der Druckleitungen
hedingten Unterschiede in der Menge und im Druck der Ladeluft ausgeglichen werden.
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Für Anlagen, bei denen ein größerer Drucksammler den Druckausgleich
gewährleistet, werden Anordnungen vorgezogen, bei denen der Steuerring eine gleichförmige
Drehbewegung ausführt, indem er von im Gehäuse gelagerten Parallelogrammlenkern
angetrieben wird. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, den Steuerring sehr
schwer auszuführen, um so die Schwungradwirkung des Gehäuses zu unterstützen.
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Da im Betrieb das Schmieröl von den mittleren Teilen nach außen geschleudert
wird, muß den in der Nähe der Drehachse liegenden Schmierstellen dauernd neues Schmieröl
zugeführt werden, während an den äußeren Teilen sich ein Olüberschuß bildet. Je
größer dieser ölüberschuß ist, desto mehr wird die Gebläseluft mit öl angereichert.
Dies ist aber zumeist unerwünscht, insbesondere bei Brennkraftmaschinen wegen der
Rußbildung in den Zylindern. Diesem Übelstand wird durch die Erfindung abgeholfen,
indem nicht nur der Kern in an sich bekannter Weise mittels Kugellager auf der antreibenden
Welle gelagert ist, sondern auch der Steuerring nicht unmittelbar auf dem Kern rotiert,
vielmehr von zwei Reihen von Kugellagern getragen wird, die an den Seitenwänden
des Kernes befestigt sind. Ebenso werden die äußeren Schaufelenden, welche sich
in bekannter Weise in ständiger Anlage mit dem Gehäusekranz befinden sollen, durch
in Leitbahnen des Gehäuses umlaufende Rollen zwangsläufig geführt.
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Eine geringe, für die Kugellager aber ausreichende Schmierwirkung
wird erzielt, wenn das Gebläse, wie oben erwähnt, einen Teil der angesaugten Luft
dem Kurbelkasten entnimmt, dessen Luft stets ölgeschwängert ist. Hierdurch wird
gleichzeitig der Kurbelkasten durchlüftet.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
an einem fliegend gelagerten Gebläse.für eine Brennkraftmaschine. Abb. i ist ein
Querschnitt nach der Linie A-A der Abb. 2, diese ein Längsschnitt nach der Linie
B-B der Abb. i. Abb. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie C-C der Abb. 2.
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Auf der Kurbelwelle i der Brennkraftmaschine ist die Scheibe 2 aufgekeilt,
mit welcher der als Schwungmasse ausgebildete Kranz 3 verschraubt ist. Der Kranz
3 kann eine Bombierung. oder eine Profilierung erhalten, je nachdem die Kraftabgabe
durch Riemen oder Seile erfolgen soll. Der Kranz 3 ist ferner mit einer zweiten
Scheibe q. verschraubt, die eine zentrale öffnung 5 aufweist. Die Teile 2, 3 und
q. bilden das rotierende Gehäuse des Gebläses. Der feststehende Kern hat die Form
eiües Hohlzylinders 6, der mit einem innerhalb desselben exzentrisch angeordneten,
die Welle i umgebenden Rohr 7 aus einem Stück besteht. Das Rohr 7 endigt gegen das
Hauptlager hin in einem Flansch 8, dessen Außendurchinesser gleich groß dem Durchmesser
der öffnung 5 ist und der in beliebiger Weise mit der Brennkraftmaschine verbunden
wird. Der Kernzylinder 6 ist zu einem kurzen Hohlzylinder 9 abgesetzt, der durch
die zentrale öffnung ragt und mit dieser gleichen Durchmesser hat, und weist an
seinem Umfang Ein-und Auslaßschlitze i o und i i auf, die zu einem großen Druckraum
12 und zu einem kleineren Saugraum 13 führen, in die das Innere des Kernes durch
die Scheidewand 14, 15 geteilt ist.
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Die Scheidewand 14, 15 erstreckt sich bis zum Flansch 8 und
weist mit dem Flansch 8 und dem Zylinder 9 in einem abgedrehte Ansätze 16
und 17 auf. Auf dem aus dem Gehäuse ragenden Teil des Zylinders 9 und auf
dem Umfang des Flansches 8 sind zwei radial aufgesetzte Stutzen, ein Druckstutzen
18 und ein Saugstutzen i9, deren Trennungsebene mit der Scheidewand i¢, 15 zusammenfällt,
durch gegenseitige Verschraubung ,aufgeklemmt. Die zylindrischen Ansätze 16 und
17 dienen dabei zur gegenseitigen Ahdichtung der Stutzen an den Verbindungsstellen..
Da die lichte Weite der Stutzen senkrecht zur Drehachse groß ist, sind die Stutzen
in axialer Richtung kurz ausgebildet.
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Der Druckstutzen 18 ist mit seinem oberen rechtwinklig .abgebogenen
Teil 2o an die zu den Maschinenzylindern führende Druckleitung
angeschlossen.
Es ist klar, daß der an der Austrittsstelle herrschende Druck sowie der Beschleunigungsrückdruck
sich auf den Kern als Asialschub auswirken, der von den Kugellagern 2 i und 22,
mittels welcher der Kern auf der Kurbelwelle gelagert ist, aufgenommen werden muß.
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Der Saugstutzen icg weist einen schmalen, langen, ins Freie mündenden
Schlitz 23 auf, der mit einem Reinigungsfilter versehen ist, und einen kurzen Stutzen
2,1 auf, der mit einer Drosselklappe versehen ist und finit dem Innern des Kurbelkastens
in Verbindung steht. Je nach der Stellung der Drosselklappe entnimmt das Gebläse
einen kleineren oder größeren Teil der angesaugten Luftmenge aus dem Kurbelkasten.
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Der Steuerring 25 besteht aus zwei seitlichen, massig ausgeführten
Laufringen 26 und 2;, die durch Stege 2S, die eigentlichen Steuerorgane, miteinander
verbunden sind. Der Steuerring 25 rotiert nicht unmittelbar auf dein Hohlzylinder
6, die Laufringe 26 und 27 «erden vielmehr von einer Reihe, zumindest drei für jeden
Ring, von kleinen, an den Wänden des Kernes befestigten Kugellagern 2c9 und 3o getragen,
so da!3 im Sinne der Erfindung jede gleitende Reibung zwischen Steuerring und Kern
vermieden ist.
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In der Gehäusewand 2 sind drei, es könnten auch mehr sein, drehbare
Lenkscheiben 31 zentrisch zur Dr eliachse angeordnet, die mit Bolzen 32 an den Laufring
26 des Steuerringes 25 angelenkt wird, wobei die Exzentrizität der Bolzen 32 in
bezog auf die Mittelpunkte der Scheiben ; i gleich groß und parallel mit der Exzentrizität
des Hohlzylinders 6 bzw. des Steuerringes 25 gegenüber der Drehachse ist. Dieserart
ist die Winkelgeschwindigkeit des Steuerringes 25 stets gleich groß mit der des
Gehäuses 2, Die drehbare Befestigung der Schaufeln 33 am Steuerring 25 erfolgt durch
Bolzen3l, die in der Mitte mit den Stegen 28 verschraubt sind und an ihren abgesetzten
Enden drehbare Rohrstücke 35 tragen, die mit einer Verstärkung 36 am inneren Ende
der Schaufeln 3 3 verschraubt sind.
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Am äußeren Ende der Schaufeln 33 sind ähnliche Verstärkungen 37 vorgesehen,
an die Rohre 33, deren Länge gleich der Schaufelbreite ist, geschraubt sind. Die
Rohre 38
schleifen mit einer Erzeugenden an der Innenseite des Kranzes 3 und
dichten dadurch die durch die Schaufeln gebildeten Kammern vorzüglich voneinander
ab, ohne dabei die Reibungsverluste zu erhöhen, da ja, wie schon erwähnt, die Schmierung
der äußeren Teile stets reichlich und außerdem die Relativbewegung zwischen der
Innenseite des Kranzes und den Schaufelenden gering ist. . An dem der Brennkraftmaschine
abgekehrten Ende sind in den Rohren 38 Kolben 39 befestigt, die Zapfen 4o tragen,
,auf die Rollen .1i drehbar aufgeschoben sind. Diese laufen mit geringem Spiel in
einer konzentrischen Nut 4.2 der Gehäusewand 2, und zwar rollen sie bei niedrigen
Drehzahlen, solange die auf die Schaufeln wirkende Fliehkraft den Gegendruck noch
nicht überwunden hat, auf der inneren, bei höheren Drehzahlen auf d°r äußeren Kreisbahn.
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Die Schaufeln 33 sind mit emporgezogenen Rindern ; versehen, durch
die sowohl der Schaufelkörper bedeutend widerstandsfähiger gemacht als auch eine
vorzügliche Abdichtung zwischen Schaufel und Gehäusewand erzielt wird.
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Durch die vier Schaufeln 33 ist der Raum zwischen Kern und Gehäuse
in vier Kammern a bis d geteilt. Bei der Drehrichtung des Gehäuses
gem=äß dem Pfeil und gemäß der Stellung nach Abb. i saugt die Kammerz gerade Luft
aus dem Saugraum i ; an. Beim Weiterdrehen wird die Kammer immer größer, bis sie
in die Stellung der Kammer b gelangt. Die Ansaugperiode ist beendet, und das Volamen
der Kammer nimmt ,ab _; die Luft wird zusammengedrückt und in den Stellungen c und
d durch den Druckraum 12 und den Druckstutzen 1ä in die Druckleitung gepreßt. Wie
ersichtlich, ist der im Bogen gemessene Abstand der äußeren Flügelenden in den saugenden
Kammern a, b weitaus größer als und in den drückenden Kammern c, cd
entsprechend kleiner. Das Volumen der saugenden Kammern wird so vergrößert und das
der drückenden verringert. Hierdurch erklärt sich die erwähnte hohe Förderleistung
des Gebläses.
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Die Zuleitung des Schmieröles erfolgt von der Gehäusewand 2 her. Die
Gehäusewand q. erhält hierbei das Schmieröl durch eine oder mehrere ölleitungen,.4,
die den Kranz 3 der Länge nach durchsetzen. Die Leitungen .14. münden in der Gehäusewand
2 näher zur Drehachse als in der Gehäusewand q.. An der Mündung in der Gehäusewand
z ist daher die Umfangsgeschwindigkeit geringer und der Druck größer als an der
Mündungsöffnung in der Gehäusewand 4., so daß durch die Leitungen 44 ständig öl
von der Gehäusewand 2 nach der Gehäusewand 4. gedrückt wird.