DE974736C - Two-stage compressor for two-stroke internal combustion engines - Google Patents

Two-stage compressor for two-stroke internal combustion engines

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DE974736C
DE974736C DEK21053A DEK0021053A DE974736C DE 974736 C DE974736 C DE 974736C DE K21053 A DEK21053 A DE K21053A DE K0021053 A DEK0021053 A DE K0021053A DE 974736 C DE974736 C DE 974736C
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DE
Germany
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fan
exhaust gas
gas turbocharger
stage compressor
shaft
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Expired
Application number
DEK21053A
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German (de)
Inventor
Peter Combuechen
Johann Dipl-Ing Keylwert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure

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Description

Zweistufiger Verdichter für Zweitakt-Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen zweistufigen Verdichter für Zweitakt-Brennkraftmaschinen, dessen als Vorstufe dienendes Gebläse hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetrieben wird und dessen Endstufe als Abgasturbolader ausgebildet ist, der koaxial zum Gebläse angeordnet ist und mit ihm und dessen Antriebsmaschine eine bauliche Einheit bildet.Two-stage compressor for two-stroke internal combustion engines The invention relates to a two-stage compressor for two-stroke internal combustion engines, its The blower serving as a preliminary stage is hydraulically, pneumatically or electrically driven and its output stage is designed as an exhaust gas turbocharger, which is coaxial with the fan is arranged and forms a structural unit with him and its drive machine.

Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen, bei denen ein Abgasturbolader zur Förderung der Spül- und Ladeluft dient, bestehen gewisse Schwierigkeiten in der Spül- und Ladeluftförderung beim Ingangsetzen der Maschine, bei Leerlauf derselben und bei niedriger Belastung. Bei diesen Betriebszuständen tritt eine zu geringe Förderung an Spül- und Ladeluft ein. Um diesen Mangel zu beheben, hat man noch ein zusätzliches Gebläse vorgesehen, welches die Förderung der Spül- und Ladeluft unterstÜtzt.For two-stroke internal combustion engine in which an exhaust gas turbocharger is used to promote the scavenging and charging air, there are certain difficulties in the scavenging and charging air promotion when starting up the engine in idle thereof and at low load. In these operating states, the delivery of scavenging and charge air is too low. To remedy this deficiency, it has an additional fan is provided, which supports the promotion of scavenging and charging air.

Sofern man das zusätzliche Gebläse unmittelbar von der Maschine angetrieben hat, ist man in der Anordnung desselben in engen Grenzen an die Nähe der Kurbelwelle gebunden, wenn man nicht eine aufwendige Antriebsübertragung über eine größere Entfernung in Kauf nehmen will. Um im Hinblick auf die Anordnung des zusätzlichen Gebläses mehr Freiheit zu haben, ist es bereits bekanntgeworden, dieses Gebläse elektrisch anzutreiben, indem mit dem Gebläse ein Elektroantriebsmotor gekuppelt ist. Auch ist es bei Brennkraftmaschinen. bekannt, Gebläse hydraulisch anzutreiben, wobei die Brennkraftinaschine eine Pumpe antreibt, die eine Druckflüssigkeit zu einem auf die Gebläsewelle wirkenden Druckflüssigkeitsmotor fördert.Provided that the additional fan is driven directly by the machine has, one is in the arrangement of the same within narrow limits to the proximity of the crankshaft bound if you don't have a complex drive transmission over a greater distance wants to accept. To with regard to the arrangement of the additional fan It has already become known to have more freedom, this electric fan to drive by an electric drive motor is coupled to the fan. Even it is with internal combustion engines. known to drive the blower hydraulically, with the internal combustion engine is a pump that drives a hydraulic fluid promotes to a hydraulic fluid motor acting on the fan shaft.

Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen der hier in Rede stehenden Art hat Man das Bestreben, die Führung des Spül- und Lademittels auf möglichst kurze und daher verlustlose Art durchzuführen. So ist eine Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einem zusätzlichen Kapselgebläse bekanntgeworden, bei der dieses Gebläse dem Abgasturbolader nachgeschaltet und von der Kurbelwelle der Maschine aus angetrieben wird. Der Abgasturbolader und das Kapselgebläse sind unmittelbar aneinandergebaut. Abgesehen davon, daß das Vorbild dieser Maschine bezüglich der Anordnung des Kapselgebläses durch seinen unmittelbaren Antrieb von der Maschine für andere Zylinderanordnungen nicht zufriedenstellt, schafft auch der unmittelbare Anbau des Abgasturboladers an das Kapselgebläse nicht eine kurze und verlustlose Führung des Spül- und Lademittels zwischen dem Abgasturbolader und dem Gebläse. Zwischen dein Druckstutzen des Abgasturboladers und der Saugöffnung des Kapselgebläses ist eine sehr lange, um das Kapselgebläse herumgeführte Leitung für das Spül- und Lademittel erforderlich.In two-stroke internal combustion engines of the type in question here, the aim is to conduct the flushing and loading means in the shortest possible and therefore lossless manner. Thus, a two-stroke internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and an additional capsule fan has become known, in which this fan is connected downstream of the exhaust gas turbocharger and is driven by the crankshaft of the machine. The exhaust gas turbocharger and the capsule blower are built directly next to one another. Apart from the fact that the model of this machine is unsatisfactory with regard to the arrangement of the capsule blower due to its direct drive from the machine for other cylinder arrangements, the direct attachment of the exhaust gas turbocharger to the capsule blower does not create a short and lossless routing of the flushing and charging agent between the exhaust gas turbocharger and the fan. A very long line for the flushing and charging means is required between the pressure port of the exhaust gas turbocharger and the suction opening of the capsule blower.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es zur Erreichung einer kurzen und verlustlosen Führung des Spül- und Ladernittels zwischen dem Abgasturbolader und dem Gebläse notwendig ist, eine Zusammenfassung der Gebläse samt ihren Antriebstnaschinen zu einer baulichen Einheit vorzunehmen, wobei der Abgasturbolader und das Gebläse koaxial zueinander angeordnet sind. Es ist Aufgabe der Erfindung, dies in vorteilhafter Weise durchzuführen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abgasturbolader und das Gebläse durch ein gemeinsames Mittelstück verbunden sind, an dem die Wellenlager des Abgasturboladers und des Gebläses befestigt sind.The invention is based on the knowledge that in order to achieve a short and lossless routing of the flushing and charging means between the exhaust gas turbocharger and the fan, it is necessary to combine the fans with their drive machines to form a structural unit, with the exhaust gas turbocharger and the fan are arranged coaxially to one another. It is the object of the invention to carry out this in an advantageous manner. According to the invention, this object is achieved in that the exhaust gas turbocharger and the fan are connected by a common center piece to which the shaft bearings of the exhaust gas turbocharger and the fan are attached.

Das Mittelstück zwischen dem Abgasturbolader und dem zusätzlichen Gebläse schafft kurze Verbindungsleitungen zwischen diesen beiden Maschineneinheiten für das Spül- und Lademittel. Es kann gleichzeitig als Tragstück dienen. Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist das gemeinsame Mittelstück zur Überleitung der Ladeluft vom Gebläse zum Abgasturbolader eingerichtet und mit Durchtrittskanälen versehen. Besondere Verbindungsleitungen zwischen den beiden Maschineneinheiten werden dadurch vermieden. In den Durchtrittskanälen können zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse Leitwände angeordnet sein.The middle piece between the exhaust gas turbocharger and the additional fan creates short connecting lines between these two machine units for the flushing and loading equipment. It can also serve as a support piece. According to a further concept of the invention, the common center piece is set up for transferring the charge air from the fan to the exhaust gas turbocharger and is provided with passage channels. This avoids special connecting lines between the two machine units. Guide walls can be arranged in the passage channels to improve the flow conditions.

Die Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, zeigt einen Längsschnitt durch die beiden im Sinne des Erfindungsvorschlages miteinander verbundenen Maschineneinheiten.The drawing in which an embodiment of the invention is shown is, shows a longitudinal section through the two in the sense of the inventive proposal interconnected machine units.

Der Maschinensatz besteht aus dem Abgasturbolader i, dem Gebläse 2 und dessen Antriebsmotor 3. Der Läufer der Abgasturbine ist mit 4 bezeichnet, 5 ist der Gebläseläufer des Abgasturboladers, der in bekannter Weise mit dem Läufer 4 der Abgasturbine zu einer Einheit verbunden ist. Die Verbindung geschieht durch ein doppeltes Ringstück 6, auf dessen Außenteil 7 der Gebläseläufer 5 sitzt und dessen Innenstück 8 zur gleichzeitigen Lagerung des Turbinenläufers 4 und des Gebläseläufers 5 dient. Der Turbinenläufer 4 ist vorn am Ringstück 6 b&-festigt.The machine set consists of the exhaust gas turbocharger i, the fan 2 and its drive motor 3. The runner of the exhaust gas turbine is denoted by 4, 5 is the fan runner of the exhaust gas turbocharger, which is connected in a known manner to the runner 4 of the exhaust gas turbine to form a unit. The connection is made by a double ring piece 6, on the outer part 7 of which the fan rotor 5 is seated and the inner piece 8 of which is used to support the turbine rotor 4 and the fan rotor 5 at the same time. The turbine runner 4 is fastened to the front of the ring piece 6 b &.

Der Läufer des dem Abgasturbolader i vorgeschalteten Gebläses 2 ist mit 9 bezeichnet. Er sitzt wie der Läufer 5 des Abgasturboladers ebenfalls außen auf einem doppelten Ringstück io, welches mit seinem Innenteil i i zur Lagerung dient und an dem vorn der Läufer 1.2 des hydraulischen Antriebsmotors befestigt ist.The rotor of the fan 2 connected upstream of the exhaust gas turbocharger i is denoted by 9. Like the rotor 5 of the exhaust gas turbocharger, it is also seated on the outside on a double ring piece io, which serves with its inner part ii for storage and to which the rotor 1.2 of the hydraulic drive motor is attached at the front.

Gemäß der Erfindung sind der Abgasturbolader i und das Gebläse2 über ein gemeinsames Mittelstück 13 verbunden, welches als Tragstück dient und an dem also sowohl der A#gasturbolader i als auch das Gebläse:2 über ihre Lagerungen befestigt sind. Das Mittelstück 13 dient gleichzeitig zur Überleitung der Ladeluft vom Gebläselaufrad 9 zum Gebläselaufrad 5, und es ist zu diesem Zweck mit Kanälen 14 versehen, die in zweckmäßiger Weise durch geeignete Leitrippen für das Spül- und La.demittel gebildet werden. Die Lagerungen der wellenförmigen Teile 8 und i i des Abgasturboladers i bzw. des Gebläses 2 erfolgen jeweils in den Rohrstücken 15, die mit ihren Flanschen 16 einander zugewandt und mit einer gemeinsamen Zentrierscheibe 17 des Zwischenstückes 13 verbunden sind.According to the invention, the exhaust gas turbocharger i and the blower 2 are connected via a common center piece 13 which serves as a support piece and to which both the A # gas turbocharger i and the blower 2 are attached via their bearings. The middle piece 13 serves at the same time to transfer the charge air from the fan impeller 9 to the fan impeller 5, and for this purpose it is provided with channels 14 which are formed in an expedient manner by suitable guide ribs for the flushing and La.demittel. The bearings of the wave-shaped parts 8 and ii of the exhaust gas turbocharger i and of the fan 2 are carried out in the pipe sections 15, the flanges 16 of which face one another and which are connected to a common centering disk 17 of the intermediate piece 13.

Für den Fall, daß wie hier der fernhydraulische Antrieb des Gebläses 2 mittels des Schmieröls der Zweitakt-Brennkraftmaschine erfolgt, ist es vorteilhaft, wenn dieses Schmieröl gleichzeitig zum Schmieren des Gebläses :2 und es Abgasturboladers i dient. Noch vorteilhafter ist es jedoch, die Teile 8 und i i als Hohlwellen auszubilden und durch beide Teile 8 und i i eine mit dem Teil 8 des Abgasturboladers gekuppelte Kernwelle 18 zu füh- ren, die an der Seite des Gebläses:2 herausragt und dort zum Antrieb einer besonderen Schmierölpumpe ig. dient, welche zur Schmierung des aus Abgasturbolader i und Gebläse 2 bestehenden Maschinensatzes dient. Auf diese Weise wird nämlich der Maschinensatz auch dann noch geschmiert, wenn er nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine allmählich ausläuft, Die Zuführung des Schmieröls von der Schmierölpumpe ig zu den Schmierstellen kann in zweckmäßiger Weise durch die Welle iS erfolgen, indem diese wiederum als Hohlwelle ausgebildet ist. Die Zuführungsleitung für das Schmieröl von der Pumpe ig zur Hohlwelle 18 ist Mit 2o bezeichnet.In the event that, as here, the remote hydraulic drive of the fan 2 takes place by means of the lubricating oil of the two-stroke internal combustion engine, it is advantageous if this lubricating oil is used at the same time to lubricate the fan: 2 and it is used for the exhaust gas turbocharger i. However, it is even more advantageous to design parts 8 and ii as hollow shafts and to guide a core shaft 18 coupled to part 8 of the exhaust gas turbocharger through both parts 8 and ii, which protrudes on the side of fan: 2 and there for driving one special lubricating oil pump ig. which is used to lubricate the machine set consisting of the exhaust gas turbocharger i and the fan 2. In this way, the machine set is still lubricated even if it gradually runs out after the internal combustion engine has been switched off . The feed line for the lubricating oil from the pump ig to the hollow shaft 18 is denoted by 2o.

Zur Vereinfachung der Bauart kann der Teil 8 mit der hohlen Antriebswelle 18 für die Schmierölpumpe einstückig verbunden sein.To simplify the design, the part 8 can be integrally connected to the hollow drive shaft 18 for the lubricating oil pump.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Zweistufiger Verdichter für Zweitakt-Brennkraftmaschinen, dessen als Vorstufe dienendes Gebläse hydraulisch, pneurnatisch oder elektrisch angetrieben wird und dessen Endstufe als Abgasturholader ausgebildet ist, der koaxial zum Gebläse angeordnet ist und mit ihm und dessen Antriebsmaschine eine bauliche Einheit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasturbolader (1, 4, 5) und das Gebläse (:2, 9) durch ein gemeinsames MittelstÜck (13) verbunden sind, an dem die Wellenlager des Abgasturboladers und des Gebläses befestigt sind. PATENT CLAIMS: i. Two-stage compressor for two-stroke internal combustion engines, whose fan serving as a preliminary stage is driven hydraulically, pneumatically or electrically and whose output stage is designed as an exhaust gas turbo charger, which is arranged coaxially to the fan and forms a structural unit with it and its drive engine, characterized in that the exhaust gas turbocharger (1, 4, 5) and the fan (: 2, 9) are connected by a common middle piece (13) to which the shaft bearings of the exhaust gas turbocharger and the fan are attached. 2. Zweistufiger Verdichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Mittelstück (13) zum Überleiten der Ladeluft vom Gebläse (2) zum Abgasturbolader (i) eingerichtet und mit Durchtrittskanälen (14) versehen ist. 3. Zweistufiger Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Durchtrittskanälen Leitwände angeordnet sind. 4. Zweistufiger Verdichter nach den Ansprüchen i bis 3 mit hydraulischem Antrieb des Vorstufengebläses, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmieröl der Zweitakt-Brennkraftmaschine als Antriebsmittel für das Vorstufengebläse (2, 9) und als Schmiermittel für das Gebläse (5) und den Abgasturbolader (1, 4) dient. 5. Zweistufiger Verdichter nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (8 und i i) des Abgasturboladers und des Gebläses als Hohlwellen ausgebildet sind und daß durch beide Hohlwellen eine mit der Hohlwelle des Abgasturboladers gekuppelte Kernwelle (18) geführt ist, die an der Gebläseseite herausragt und dort zum Antrieb einer Schmierölpunipe (ig) oder eines anderen Hilfsantriebes dient. 6. Zweistufiger Verdichter nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernwelle (18) als Antriebswelle für die Schmierölpumpe (ig) sowie hohl ausgebildet ist und zur Durchleitung des Schmieröls dient. 7. Zweistufiger Verdichter nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (8) des Abgasturboladers und die hohle Antriebswelle (18) für die Schmierölpumpe einstückig miteinander verbunden sind. 8. Zweistufiger Verdichter nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung der Welle (8) des Abgasturboladers (i) und der Welle (i i) des Gebläses (:2) je ein geflanschtes Rohrstück (15) dient, wobei die Flansche (16) einander zugewandt und mit einer Zentrierscheibe (17) des Zwischenstückes (13) verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 684 902; USA.-Pa,tentschrift Nr. 2 393 852. 2. Two-stage compressor according to claim i, characterized in that the common center piece (13) is set up for transferring the charge air from the fan (2) to the exhaust gas turbocharger (i) and is provided with passage channels (14). 3. Two-stage compressor according to claim 2, characterized in that guide walls are arranged in the passage channels. 4. Two-stage compressor according to claims i to 3 with hydraulic drive of the pre-stage fan, characterized in that the lubricating oil of the two-stroke internal combustion engine as a drive means for the pre-stage fan (2, 9) and as a lubricant for the fan (5) and the exhaust gas turbocharger (1 , 4) serves. 5. Two-stage compressor according to claims i to 4, characterized in that the shafts (8 and ii) of the exhaust gas turbocharger and the fan are designed as hollow shafts and that a core shaft (18) coupled to the hollow shaft of the exhaust gas turbocharger is guided through both hollow shafts, which protrudes on the fan side and serves to drive a lubricating oil pipe (ig) or another auxiliary drive. 6. Two-stage compressor according to claims i to 5, characterized in that the core shaft (18) is designed as a drive shaft for the lubricating oil pump (ig) and is hollow and serves to convey the lubricating oil. 7. Two-stage compressor according to claims i to 6, characterized in that the hollow shaft (8) of the exhaust gas turbocharger and the hollow drive shaft (18) for the lubricating oil pump are integrally connected to one another. 8. A two-stage compressor according to claims i to 7, characterized in that for supporting the shaft (8) of the turbocharger (i) and the shaft (ii) of the blower (2) depending on a flanged pipe section (15), wherein the Flanges (16) facing each other and connected to a centering disc (17) of the intermediate piece (13). Documents considered: French Patent No. 684902; U.S. Patent No. 2,393,852 .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0027681B1 (en) * 1979-10-18 1984-02-15 F.L. Smidth & Co. A/S Nozzle ring assembly for a roller mill

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR684902A (en) * 1929-02-14 1930-07-02 Rateau Soc Method and devices for supplying internal combustion engines
US2393852A (en) * 1943-01-23 1946-01-29 Frank B Yingling Two-cycle internal-combustion engine

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