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Umsteuerbare Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine umsteuerbare
Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmaschine, mit Kreiselradgebläse, das zur
Erzeugung von Spülluft bzw. Aufladeluft dient. Es ist bekannt, daß sich unmittelbar
angetriebene Kreiselradgebläse sehr gut als Spülluftgebläse für Zweitaktbrennkraftmaschinen
eignen.
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Da die Vorteile des Kreiselradgebläses, z. B. geringer Raum- und Gewichtsaufwand
und guter Wirkungsgrad, besonders bei großenFördermengen hervortreten, eignet es
sich bevorzugt für große Maschineneinheiten, wie sie für den Schiffsantrieb benötigt
«erden. Hier macht sich aber der Nachteil bemerkbar, d'aß das normale Gebläse nicht
umsteuerbar ist, da es nur in einer Drehrichtung wirtschaftlich arbeitet.
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Man hat daher versucht, diese Schwierigkeit zu überwinden. indem man
das Gebläse mit zwei untereinander verbundenen Spiralgehäusen versehen hat, von
denen das eine für die Voraus-Drehrichtung, das andere für die Zurück-Drehrichtung
ausgebildet ist. Durch die Umstellung einer entsprechend ausgebildeten Klappe wird
bei Wechsel der Drehrichtung jeweils das entsprechende Diffusorgehäuse zur Wirkung
gebracht. Diese Bauart hat einen recht guten Wirkungsgrad für Voraus, derjenige
für Zurück ist aber sehr schlecht (23 bis 28%), so daß trotz gleichen Leistungsaufwandes
nur ein Bruchteil der benötigten Luftmenge bzw. des Spüldruckes erreicht wird. Unter
überlastungserscheinungen kann die Brennkraftmaschine nur 6o bis 70% der Vorausleistung
aufbringen, was für viele Zwecke gerade noch genügt. Damit ist aber ein bisher sehr
geschätzter Vorteil des motorischen Antriebes verlorengegangen. Es ist auch bekannt,
zwei Gebläse direkt nebeneinander
zu bauen, von denen das erste
für Voraus, das zweite etwas kleinere für Zurück ausgebildet ist. Beide Gebläse
laufen ständig mit, das nicht benötigte wird durch Abschließen der Druckleitung
an der Förderung gehindert. Daß mit diesem Verfahren ein schlechter Wirkungsgrad
verbunden ist, der sich natürlich auch auf denBrennstoffverbrauch auswirkt, liegt
auf der Hand.
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Man hat auch den Einbau eines Umsteuergetriebes in den Gebläseantrieb
erwogen, aber praktisch noch nicht ausgeführt, da ein solches Getriebe recht verwickelt
ist, viel Raum beansprucht und außerdem manche Störungsquellen mit sich bringt.
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Schließlich ist es auch bekannt, bei einer umsteuerbaren, luftgekühlten
Brennkraftmaschine mit sternförmiger Anordnung der Zylinder für die Erzeugung der
Kühlluft zwei in einem Gehäuse dicht hintereinander angeordnete Axialgebläseräder
zu verwenden. Da die beiden Gebläseräder dicht hintereinander angeordnet sind, muß
die Luft, die von dem einen Schaufelrad gefördert wird, durch das andere Schaufelrad
zu- oder abströmen. Dabei ergeben sich selbstverständlich außerordentlich ungiüistige
\hirkuiigsgrade für das Gebläse, die vielleicht für ein Kühlluftgebläse kleiner
Leistung tragbar sind, nicht aber für Spül- und Ladeluftgebläse größerer Leistungen,
bei denen Wirkungsgradeinbußen sich sogleich in einer wesentlichen Steigerung des
Brennstoffverbrauches auswirken.
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Alle diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch behoben, daß
bei Anordnung zweier Kreiselgebläse, von denen eines zur Irrzeugung der Spül- bzw.
Aufladeluft für Voraus und eines für Zurück dient, Kupplungen vorgesehen sind, durch
die jeweils das für die gewünschte Fahrtrichtung benötigte Gebläselaufrad mit seiner
Antriebswelle gekuppelt, das andere dagegen entkuppelt werden kann. Dabei entsteht
kein Verlust durch irgendeinen zusätzlichen Leistungsaufwand.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Gebläsen nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Axialschni!tt eines Gebläses
mit intietiliegenden Kupplungen, Abb. 2 eine Draufsicht auf das Gebläse nach Abb.
i inkleinerem Maßstabe und eine schematische Darstellung der Umschaltvorrichtung,
Abb.3 einen Schnitt durch den Druckstutzen des Gebläses nach der Linie 111-11M in
Abb. 2, Abb. .1a und .1b Einzelheiten der Abschlußklappenschaltung, Abb.5 einen
Axialschnitt eines Gebläses mit außenliegenden Kupplungen, Abb. 6 eine Draufsicht
auf das Gebläse nach Abb. 5 in kleinerem Maßstabe.
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Der Grundgedanke ist, zwei jeweils für Voraus und Zurück geeignete
Gebläse A und B so nahe wie möglich zusammenzubauen. Die beiden Laufräder
A, und Bi sind auf der `Felle C lose auf Wälzlagern Di, Dz gelagert und werden je
nach der Drehrichtung der Brennkraftmaschinen durch die -leiden Laniellen-Reibungskupplungen
Ei, h, eingeschaltet. Bei der Ausführung nach Abb. i sind die Gebläse so angeordnet,
daß sie von den Außenseiten ansaugen und die Kupplungen im Innern liegen. Die Kupplungen
«-erden durch einen von Drucköl beaufschlagten Kolben F (Al)-). 2) geschaltet. Sein
Druckgestänge wird an einer Stelle durch das Diffusorgehäuse durchgeführt und finit
dem innenliegenden Hebel G verbunden, der seinerseits an dem Schaltring der htipplungen
angreift. Der Schaltweg von der Stelltln.<" --graus eingeschaltet bis zur Stellung
Zurück eingeschaltet ist nur klein (etwa ..-o mm). Eine Mittelstellung ist ja nicht
unbedingt notwendig, da ein Betrieb ohne Gebläse nicht in Frage kommt.
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Die Schaltung der Kupplungen ist mit einer in Abb. 2 dargestellten
Sicherheitseinrichtung versehen, um eine L'l)erlastulig und Zerstörung der Kupplungen
zu vermeiden. Iss ist zu bedenken, daß die mit hoher Drehzahl einlaufenden Motoren
große kinetische I?nergie besitzen. Wenn bei einem beschleunigten -Manöver der Motor
noch im Laufen umgesteuert wird, bestellt die Gefahr, daß die Kupplungen zuviel
Reibuligsenergie aufnehmen müssen und zerstört werden. In die Druckölleitungen Z
und 1-, die den Schaltzylinder mit den Steuerleitungen der Uinstetiereinrichtung
des -Motors verbinden, ist daher eine von der Drehzahl gesteuerte Blockierung eingebaut.
Der kleine Regler H mit instabiler Charakteristik hält den Steuerschiel)er in der
Sperrstellung. Erst wenn die Drelizalil während des Umsteuervorganges auf die für
die Kupplungen unbedenkliche Grenze allgesunken ist, geht die Reglermuffe in die
untere Stellung und verschiebt die Steuerspindel so weit, daß sie die Steuerleitungen
freigibt. In der Sperrstellung ist der Steuerzvlinder F auf -leiden Seiten durch
eine im Steuerschieber angebrachte mit 1i bzw. Bohrung Ki entlüftet.
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Der Steuerschieber kann natürlich durch irgendeine andere von der
Drehzahl abhängige Vorrichtung bewegt werden. \lan kann z. 13. den Druck einer kleinen
Ölpumpe dazu benutzen, um den Steuerschieber gegen die Kraft einer Feder in der
Sperrstellung zu halten. Die Feder oder die Drosselöffnung des Druckraumes werden
so eingestellt, daß sie bei der zugelassenen Schaltdrehzahl den Steuerschieber in
die Arbeitsstellung rücken kißt. Bei angehängter Sclitnierölptiinpe könnte man den
Schmieröldruck selbst verwenden. Schließlich könnte man auch Gien Schieber durch
den Spüldruck steuern, sofern nian eine auf sehr geringe Drücke reagierende Einrichtung
verwendet.
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Beim Umschalten von einem Gebläse zu anderen muß die Druckleitung
des außer Betrieb gesetzten Gebläses abgeschlossen werden, damit die Spülluft nicht
durch das stehende Gebläse wieder zurückströmt. In den Übergang der Druckstutzen
L, tind L z in den gemeinsamen Abtlußstutzen @11 werden daher die Abschlußklappen
.\-, (), P eingebaut. Diese Rückschlagklappen (Abb. 2 und 3) sind durch entsprechend
altgeordnete Federe und durch die Art der Verbindung mit dein Gest:itige
Q und R (Vgl. .11)1t. da und 41)) :O ausgelliltlet, dal.i sie Vc)ll
dem
Gestänge nur über die Mittelstellung geschoben werden müssen, um selbsttätig in
die Endstellungen einzuschnappen. Das Gestänge Q und R wird ebenfalls von dein Uinstellkolben
vermittels der Stangen .5' und T bewegt. Deren Bewegung bewirkt, daß bei Voraus-Betrieb
die Klappen 1\' und O den Druckstutzen des Zurück-Gebläses abschließen, während
die Klappe P sich gegen die Rückwand des AbHußstutzens J1 legt. In der anderen Stellung
schließen die Klappen O und I' den Druckstutzen des Voraus-Gebläses ab, während
die Klappe X sich an die innere Wand des Abfußstutzens legt.
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Eine andere :\tisfiilirtingsforin des Doppelgebläses ist in Abb. 5
dargestellt. Hier sind die Läufer so angeordnet, daß sie von einem gemeinsamen,
innenliegenden Saugstutzen ansaugen und die beiden Schaltkupplungen außen liegen.
Um die leiden Läufer möglichst nahe aneinanderzubringen, tnuß unter sorgfältigster
Beachtung der erforderlichen Querschnitte der Ansaugstutzen möglichst schmal in
der Längsrichtung und möglichst breit in der Querrichtung ausgeführt werden (vgl.
Abb. 6). Um die Zuströinung zu dem Voraus-Gebläse zu verbessern, könnte man eine
zusätzliche Luftzufuhr durch das stehende Zurück-Gebläse in Betracht ziehen. Hierzu
wäre eine Öffnung O., in dessen Druckstutzen vorzusehen mit einer Klappe P1, die
im Voraus-Betrieh durch das Gestänge der Umstellung zu öffnen wäre.
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Die Schaltung der beiden Kupplungen wird außerordentlich einfach,
wenn man zur Innenschaltung durch eine in der hohlgebohrten Welle C laufenden Zugstange
G, greift. Der Steuerkolben F1 ist über der Wellenmitte am Gehäuse befestigt und
bewegt die "Zugstange G1 über den Zwischenhebel VV Dessen Verlängerung betätigt
über den Punkt S1 ulid den Zwischenhebel T1 das Gestänge für die Umstellklappen
(Abb. 6) in gleicher Weise wie vorstehend für die J\tisfiihrung nach Ahlt. i uiid
2 erl:ititert wurde.