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Aus einem Zweiwellen-Gegenkolben-Dieselmotor und einem Verdichtersatz
bestehender, eine Kraftmaschine speisender Treibgaserzeuger Die Erfindung betrifft
einen aus einem Zweiwellen - Gegenkolben - Dieselmotor und einem Verdichtersatz
bestehenden, eine Kraftmaschine speisenden Treibgaserzeuger. Sie besteht darin,
daß. :der Verdichtersatz in mindestens zwei von den verlängerten Kurbelwellen des
Diesehn.ofors angetriebene, bei hin und her gehenden Verdichtern .zwischen den Wellen,
bei umlaufenden Verdichtern neben den Wellen angeordnete, die ganze Leistung des
Dieselmotors aufnehmende, paarweise in Phase gegenläufig sich drehende Einzelverdichter
so aufgeteilt ist, - daß, nicht nur die Druckschwankungen im Treibga.serzeu,ger
verkleinert werden, sondern auch der Massenausgleich der beweglichen Hauptteile
des Dieselmotors und des Verdidht@ersatzes erreicht wird.
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Es ist bereits bekanntgeworden, daß ein Spülgebläse nur einen Teil
der von den Dieselzylindern erzeugten Leistung aufweist, während der -größte Teildieser
Leistung in üblicher Weise durch die beiden Wellen unmittelbar oder über eine Zwischenwelle
nach außen abgeleitet wird. Wesentlich ist dabei, ,daß die Nutzleistung durch eine
oder mehrere Wellen nach außen abgegeben wird. Diese Leistungs,-abgabe nach außen
hat zur Folge, daß: das Drehmoment, mit welchem die Nutzleistung durch die Welle
abgeleitet wird, ein gleichförmiges 'Gegendrehmoment inm Dieselmotor erzeugt, welches
dieser seinerseits an seinen Süd-el abgibt. Derartige Gegendrehmomente sind meistens
ungleichförmig und erfordern feste und infolgedessen verhältnismäßig schwere Sockel.
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Narb der Erfindung wird die Gesamtleistung der Dieselzylinder von
den Verdichtern aufgenommen. Eine Kraftabgabe nach außen durch sich drehende Wellen
findet nicht statt. Infolgedessen wird auch lein Drehmoment auf den Treibgaserzeuger
awssgeübt, so daß dieser nicht in .der Lage ist, ein sol ches Drehmoment an seinen
Sockel abzugeben.
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Es ist ferner bereits bekannt, daß. bei Dieselmaschinen ein Massenausgleich
zwar erreicht wird, dagegen kann das Gegendrehmoment auf den Sockel nicht beseitigt
werden,
da dies die unmittelbare Folge der Kraftabgabe nach außen
ist. Hierin liegt der wesentliche Unterschied des Treibgaserzeugers gegenüber einem
normalen Dieselmotor. Der Treibgaserzeuger wird selbst bei Höchstlast, von seinem.
eigenen Gewicht abgesehen, keinerlei Kraft nach außen ausüben, weil seine Nutzleistung
lediglich in Form von Druckgas abgeleitet wird.
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Diese Eigenschaft des Treibgaserzeugers ist bei Schiffsanlagen äußerst
wertvoll, da sie ermöglicht, ohne Sockel auszukommen. Die Maschinensätze des Treibgaserzeugers
können nicht nur nebeneinander, sondern auch in mehreren Stockwerken übereinander
angeordnet werden. Solche Anordnungen bieten bei Schiffen hoher Maschinenleistung
wertvolle Aufbaumöglichkeiten, um so mehr, als man selbstverständlich danach trachten
wird, die geschützte Treibgasleitung zwischen Treibgaserzeuger und Gasturbine möglichst
kurz zu halten, d. h. die Treibgaserzeuger möglichst um die Gasturbine herum anzuordnen.
Der Wegfall der Sockel bringt somit wesentliche Ersparnisse an Gewicht und Kosten.
Durch die nachgiebige Lagerung der Treibgaserzeuger kann jede Erschütterung vom
Schiffskörper ferngehalten werden.
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Diese, insbesondere für Schiffsanlagen sehr wesentlichen Vorteile
lassen sich aber nur ausnutzen, wenn alle Massenkräfte innerhalb des Treibgaserzeugers
ausgeglichen sind und wenn .es sich um einen Treibgaserzeuger und nicht um einen
Kraft abgebenden Dieselmotor handelt, weil nur beiersteren das Drehmoment auf die
Unterlage wegfällt und,der Sockel @eingespart werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt.
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Fig. i zeigt einen teilweisen senkrechten Schnitt in der Kurbelwellenrichtung
nebst einem Schnitt durch. die Zweikraftmäschine.
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Fig. 2 ist eiii Längsschnitt einer Maschine mit mehreren Dieselmotoren
und mehreren Verdichtern, Fig. 3 sein Schnitt senkrecht zur Kurbelwellenrichtung.
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Fig.4 zeigt einen Verdichtersatz, welcher durch die verlängerten Kurbelwellen
6 bzw. 7 angetrieben wird, Fig. Seine Ansicht, in welcher die Zufuhr der Luft von
den Verdichtern zu der Verbr ennungskraftmaschine dargestellt ist.
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Fig. i zeigt einen Treibgaserzeuger i, der als Gegenkolbenmotar ausgebildet
ist. Die Kolben 2 und 2' sind durch Kolbenzapfen und durch die Schubstangen 3 bzw.
3' mit der oberen Kurbelwelle 4 bzw. der unteren Kurbelwelle 5 verbunden. Der Verdichtersatz
8 wird von den Kurbelwellen 4 und 5 angetrieben und ist in mindestens zwei van,den
verlängerten Kurbelwellen 6 und 7 des Dieselmotors angetriebene, zwischen den Wellen
angeordnete, die ganze Leistung des Diesehnotors@ aufnehmende, paarweise in Phase
sich drehende Einzelverdichter 9 und i o aufgeteilt. Gemäß Fig. i . sind die Verdichter
in Einzelverdichter aufgeteilt und nur von den verlängerten Kurbelwellen 6 bzw.
7 des Dieselmotors abhängig.
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Zwischen dem Treibgaserzeuger i und dem Verdichtersatz 8 ist ein Synchronisierungsgetrieb
e, das aus den Zahnrädern i i, 12, 12, 13
besteht, welche miteinander in Eingriff
stehen, angeordnet.
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Die beiden Kurbelwellen 4, 6 bzw. 5, 7 laufen genau synchron, so daß
nicht nur die Druckschwankungen im Treibgaserzeuger verkleinert werden, sondern
auch der Massenausgleich der beweglichen Hauptteile des Dieselmotors und des Verdichtersatzes
erreichtwird.
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In Fig. 2 sind sechs Zweiwellen-Gegenkolben-Dieselmotoren i, welche.
die Kurbelwellen 4 und 5 antreiben und bei denen der sich drehende Anteil der Triebwerksmassen
in bekannter Weisse ausgeglichen ist, mit an sich bekannten, mit dem gleichen Ausgleich
versehenen Kolbenverdichtern 14, 15, 16, 17 derart zusammengesetzt, daß sowohl die
Diesel- wie auch die Verdichterkolben paarweise in Phase arbeiten und die beiden
gleiche Schwungmomente aufweisenden Kurbel-wellen 4 5 sich ;gegenläufig drehen.
Die Kurbelwellen 4 und 5 sowie 6 und 7 sind an den Lagerstellen mittels durchgehender
Zuganker 38 bzw. 39 gegenseitig gehalten.
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In Fig. 3 sind die Lufteinlaßschlitze 18 bzw. 19 auf der unteren Seite
der Dieselzylinder 22 beim Kolben 2' angeordnet; die Spül- und Aufladeluft wird
vom Verdichter 9, i o (Fig. i ) bzw. 14, 15, 16, 17 (Fig. 2) durch die Leitungen
20,21 dem Dieselzylinder 22 zugeführt. Die Auslaßschlitze 23, 24 sind auf der oberen
Seite des Zylinders 22 beim Kolben 2 angeordnet, und die Abgase und die überschüssige
Spülluft gelangen durch die Leitungen 26, 27 in die Zweitmaschine, z. B. in eine
Turbine 28. Von der Turbine 28 aus, die in Fig. i dargestellt ist, geht eine.weitere
Abgasleitung 29 nach außen.
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Die Spül- und Aufladeluft wird in Fig. 4 gerade aus den inneren Räumen
sder Verdichter 14, 15 in die Leitung 21 geleitet. Die Druckventile 31, 32 sind
gerade noch geöffnet, um die Druckluft in die Leitung 2 i austreten zu lassen. Die
Druckventile 30,33 sind geschlossen. Dafür sind aber die Saugventile 34 37
geöffnet, und die angesaugte Luft wird nun beim Auswärtshub durch diQ Druckventile
30, 33 ausströmen. Mit diesem Hub werden gleichzeitig die Saugventile 35, 36 geöffnet,
so
daß beim Einwärtshub des Verdichterkolben,s wieder Druckluft durch die Ventile 3
i, 3z durchtritt.
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Die.Spül- und Aufladeluft wird in Fig. 5 durch die Vcntile 37 angesaugt
und von den Druckventilen 33 der Verdichter 15, 17 mittels der Leitungen
2o, 2i den Zylindern des Motors i zugeführt. Entweder sind die Druckventile und
auch die Saugventile zweier aneinandergrenzender Verdichterzylinder paarweise vereinigt
oder, wie in Fig. q dargestellt, einander paarweise diametral gegenüber angeordnet.
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Bei Verwendung von Schleuder-, z. B. Kapsel-, Kreisel-, Axialverdichtern,
an Stelle der Kolbenverdichter wird die Summe der Produkte Massenträgheitsmoment
mal Wingelgeschwindigkeit aller im Motor sich drehender Hauptbeile gleich Null gemacht.
Vorteilhaft wird die Leistungsaufnahme der einerseits von der oberen, anderseits
von der unteren Kurbelwelle angetriebenen Teilverdichter für alle Zeitdifferentiale
gleich oder nahezu gleichgemacht.
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Durch die Erfindung wird eine Kraftmaschine geschaffen, die keinerlei
freie Kräfte oder freie Momente (sowohl Kipp- oder Drehmomente) besitzt, selbst
dann nicht, wenn ihre Spielzahl beschleunigt oder verzögert wird. Diese Eigenschaft
kam bisher von allen Kraftmaschinen nur dem Freikolben zu, der andere Nachteile
besitzt. Die Belastung des zur Synchronisierung der beiden Kurbelwellen dienenden
Zwischentriebes wird im normalen Betrieb zu Null, was beim bekannten Zw:eiwelllen-Gegenkolben-Motor
nicht der Fall ist. Der Treibgasdruck, also der Druck der Abgase des Treibgaserzeug@ers,
wird bei Vollast auf mindestens 4. ata gehalten.
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Beim Freikolbentreibgastrzeuger ist der Zylinderabstand adereinzelnen
Freikolb,en.-zylinder durch den Durchmesser der Verdichterzylinder bestimmt. Setzt
man den Treibgasdruck auf mehr als q. ata fest, so wird der 'Durchmesser der Verdichterzylinder
immer erheblicher gegenüber dem des Dieselzylinders und erreicht z. B. bei 6 .ata
etwa das Dreifache des letzteren, wodurch zwischen den Dieselzylindern sehr viel
ungenutzter Raum verbleibt. Dies hat zur Folge, daß eine Anlage, bei der die Dieselzylinder
von den Verdichtern getrennt und eng zusammengelegt werden, einen wirtschaftlichen
Vorsprung (an Bauraum, Gewicht und Preis) gegenüber dem Freikolbentreibgaserzeuger
zu gewinnen beginnt, wenn der Treibgasdruck eine untere Grenze von q. ata übersteigt.
Dieser wirtschaftliche Vorsprung vergrößert sich um so mehr, je höher der Treibgasdruck
festgesetzt wird.
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Der Verbrennungsraum ist so groß bemessen, daß selbst beim vollen
Abgasdruck von mindestens q. ata der Verdichtungsdruck im .Dieselzylinder i 2o ata
nicht übersteigt; besondere Maßnahmen, wie z. B. die Drosselung des Auspuffes, Verwendung
von Glühkerzen, Drosselung und Varwärmung der angesaugten Luft, sind vorgesehen,
um das Anlassen und den Betrieb bei verminderter Belastung sicherzustellen.