PL58930B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 09.IX.t966 Szwajcaria Opublikowano: 17.XII.1969 58930 KI 46 a, 29/06 MKP F 02 b w/dg UKD CZYTELNIA Urzedu Pa^ni^wcgo MihiiJ lwimi *r4iKv¦ | Wlasciciel patentu: Gebriider Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur (Szwajcaria) Doladowywany tlokowy silnik spalinowy Przedmiotem wynalazku jest doladowywany tlo¬ kowy silnik spalinowy z co najmniej jednym tur¬ bozespolem doladowujacym i dodatkowym na¬ pedem, który sluzy dla doplywu dodatkowej ener¬ gii do turbozespolu doladowujacego.Turbozespoly doladowujace tlokowych silników spalinowych wykazuja w niektórych warunkach i w okreslonych zakresach pracy, jak na przyklad przy czesciowym obciazeniu lub obciazeniu ude¬ rzeniowym silnika, pewien niedobór powietrza.Stwierdzono, ze w takich przypadkach korzystne jest doprowadzac do danego turbozespolu dola¬ dowujacego dodatkowa energie napedowa.Dodatkowe sposoby doprowadzania do turboze¬ spolów doladowujacych energie napedowa wyka¬ zuja caly szereg wad. Naped poprzez przekladnie zebata, jak na przyklad od walu korbowego, z po- - wodu duzych stosunków przelozenia i wysokich obrotów walu turbozespolu ladujacego jest drogi i skomplikowany. Stanowi to takze wacle wszyst¬ kich napedów, przy których przewidziano prze¬ kladnie zebata pomiedzy specjalnym silnikiem na¬ pedowym i walem turbozespolu ladujacego.Bezposrednie napedy turbozespolów doladowu¬ jacych, bez przelozen posrednich za pomoca prze¬ kladni, nie byly dotychczas mozliwe. Silniki elek¬ tryczne równiez nie nadaja sie do napedu turbo¬ zespolów ladujacych z powodu ich wysokiej liczby obrotów. Przeprowadzono próby z turbinami ole¬ jowymi ze swobodnym wtryskiem, na wzór kola 15 20 25 2 Peltona. Wystepujace przy tym pienienie sie wtrys¬ kiwanego oleju, przeszkodzilo jednak w praktycz¬ nym zastosowaniu tej metody.Wynalazek ma na celu stworzenie dodatkowego napedu dla tlokowego silnika spalinowego powyz¬ szego rodzaju, majacy konstrukcje prosta i tania w produkcji oraz majacy pracowac z duza nieza¬ wodnoscia. Cel ten zostal osiagniety przez to; ze dodatkowy naped obejmuje hydrauliczny silnik objetosciowy, bezposrednio sprzezony z walem tur¬ bozespolu ladujacego, z calkowitym pominieciem przekladni zebatej.Okazalo sie bowiem, ze jest mozliwa konstruk¬ cja objetosciowych silników hydraulicznych, które sa w stanie pracowac przy wysokich obrotach tur¬ bozespolu ladujacego lub z nim wspólpracowac.Przy tych silnikach mozna zrezygnowac z prze¬ kladni zebatych, umieszczonych pomiedzy silnikiem hydraulicznym, a walem turbozespolu doladowu¬ jacego.Wedlug wynalazku szczególnie dobrze nadaja sie objetosciowe silniki hydrauliczne utworzone z hydraulicznych silników srubowych z kilkoma rów¬ noleglymi wirnikami. Stosujac takie srubowe sil¬ niki jest mozliwe pod pewnymi warunkami, trwa¬ le zwiazanie silnika z walem turbozespolu laduja¬ cego sprzeglem stalym, to znaczy nie dajacym sie wylaczyc z pracy, lecz na przyklad podatnym, gdy napedzanie silnika za pomoca turbozespolu dolado- 589303 wujacego odbywa sie w takich warunkach pracy, kiedy silnik hydrauliczny nie oddaje zadnej mocy.W takim przypadku mozna uzyskac bardzo proste urzadzenie. Jest jednak równiez mozliwe zasto¬ sowanie pomiedzy silnikiem hydraulicznym a tur¬ bozespolem doladowujacym odpowiedniego sprzeg¬ la rozlaczalnego i rozlaczanie tego sprzegla w ta¬ kich warunkach pracy, kiedy turbozespól dola¬ dowujacy nie wymaga dodatkowej energii. W ta¬ kim przypadku uzyskuje sie urzadzenie, którego silnik hydrauliczny nie musi nadazyc za wysokimi obrotami turbozespolu doladowujacego, co wplywa na jego oszczedzanie.Wynalazek jest przykladowo przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schema¬ tycznie tlokowy silnik spalinowy z turbozespolem ladujacym i dodatkowym napedem, a fig. 2 — czesc odmiany urzadzenia z fig. 1.Na fig. 1 przedstawiono przeplukiwany wzdluz¬ nie dwusuwowy silnik 1, zaopatrzony w jeden turbozespól doladowujacy 2. Turbozespól dolado¬ wujacy 2 zaopatrzony jest w turbine napedzana gazami wydechowymi 3 podlaczonej do rury wyde¬ chowej 4 silnika spalinowego 1. Turbina gazowa 3 napedza za posrednictwem walu 5, turbosprezarke 6, która tloczy powietrze do pojemnika 8 na silni¬ ku, poprzez przewód powietrzny 7. Wal 5 turbo¬ zespolu doladowujacego 2 jest sprzezony za po¬ moca sprzegla 10 z hydraulicznym silnikiem obje¬ tosciowym 11, który w danym przypadku stano¬ wi silnik srubowy w rodzaju pompy srubowej o równoleglych srubowych wirnikach 12 i 13, miesz¬ czacymi sie w obudowie 14. Silnik srubowy 11 jest polaczony przewodem cisnieniowym 15 z pompa wysokiego cisnienia 16, która moze byc tego sa¬ mego typu co i silnik 11.Pompa 16 jest w danym przypadku napedzana z walu korbowego silnika 1, poprzez przekladnie zebata 9. Pompa 16 moze równiez byc napedzana oddzielnym silnikiem. Obudowa 14 silnika srubo¬ wego 11 jest polaczona przewodem powrotnym 17 ze zbiornikiem 18 cieczy hydraulicznej, która w danym przypadku jest olej smarowy tlokowego silnika spalinowego. Olej ten jest pobierany ze zbiornika 18 za pomoca pompy zasilajacej 20, do której przewodu tlocznego 21 jest przylaczona pom¬ pa wysokoprezna 16.Cisnieniowy przewód 15 jest polaczony z prze¬ wodem powrotnym 17 za pomoca obejsciowego przewodu 22, zaopatrzonym w sterujacy zawór 23.Zawór 23 jest uruchamiany silownikiem 24 od¬ powiednio i w uzaleznieniu od wartosci pracy tlokowego silnika spalinowego lub turbozespolu doladowujacego. Na rysunku przedstawiono przy¬ kladowo sygnalizujacy przewód 25, sluzacy do uruchamiania zaworu sterujacego 23 zaleznie od cisnienia panujacego w zbiorniku 8.W powrotnym przewodzie 17 zastosowano ob¬ ciazony sprezyna zawór cisnieniowy 28. Pompa wysokoprezna 16 jest zaopatrzona w przewód obej¬ sciowy 30, zaopatrzonym w zawór zwrotny 31.Przewody 15 i 17 sa ze soba polaczone poprzez zawór nadcisnieniowy 26 tak ustawiony, ze kazdo¬ razowo zapobiega niebezpiecznemu wzrostowi cis¬ nienia w przewodzie 15. Jezeli spalinowy silnik tlokowy ma kilka turbozespolów doladowujacych, 58930 4 to odpowiadajace im hydrauliczne silniki srubowe moga byc podlaczane do przewodów odgaleznych 15' i 17'.W czasie pracy zasilajaca pompa 20 tloczy olej 5 ze zbiornika 18 do przewodu 21. Pompa wysoko¬ prezna 16 odbiera ze swej strony olej z tego prze¬ wodu i tloczy go przewodem cisnieniowym 15 do silnika srubowego 11. Silnik srubowy 11 dziala ja¬ ko silnik i przekazuje energie mechaniczna na wal 5, poprzez sprzeglo 10. Splywajacy olej do¬ staje sie na powrót, poprzez zawór stabilizujacy cisnienie 28 do zbiornika 18.Poniewaz dzieki zaworowi cisnieniowemu 28, w calym ukladzie utrzymuje sie nadcisnienie w stosunku do atmosfery, zapobiega sie przez to wzglednie utrudnia, pienienie sie oleju w ukla¬ dzie lub kawitacje w silniku srubowym. Zawór' cisnieniowy 28 mozna jednak równiez pominac, jezeli nie zachodzi zadne niebezpieczenstwo tego rodzaju. Unika sie wówczas nakladu energii, po- 20 trzebnej do pokonywaniu oporu zaworu 28.Jezeli przy wiekszej mocy tlokowego silnika spalinowego, dodatkowy naped turbozespolu do¬ ladowujacego stanie sie zbedny, poniewaz na przy¬ klad cisnienie powietrza w zbiorniku 8 jest wy- 25 starczajaco wysokie, mozna wówczas za pomoca sygnalu nadanego przez przewód sygnalizujacy 25 mniej lub wiecej otworzyc zawór sterujacy 23.W takim przypadku zostaje otwarty przewód obej¬ sciowy 22 silnika srubowego 11, a olej podawany 30 przez pompe wysokoprezna 16 splywa napowrót przez ten przewód i przewód 17 do zbiornika 18.Jezeli jednak na odwrót, ilosc oleju przeplywaja¬ ca przez silnik srubowy 11 jest wieksza od ilosci oleju tloczonego pompa 16, wówczas srubowy sil- 35 nik 11 dziala jako pompa i zasysa nadmiarowy olej poprzez przewód obejsciowy 30 i zwrotny za¬ wór 31.Zaleznie od ukladu i zwymiarowania pompy 16 oraz silnika hydraulicznego 11, zostaly umozliwio- 40 ne rózne rodzaje pracy urzadzenia bedacego przed¬ miotem niniejszego wynalazku. I tak na przyklad — przy dostatecznie duzej pompie 16 — doplyw oleju do silnika hydraulicznego 11 moze odbywac sie sposobem ciaglym, to znaczy, ze nie musi na- 45 stepowac dodatkowy przeplyw przez przewód obejsciowy 30, a takze obejscie poprzez przewód 22 oraz zawór sterujacy 23. Mozna jednak takze, jak juz wspomniano, zalozyc pompe jedynie dla nizszego zakresu obrotów, zas przy wyzszych ob-. 50 rotach turbozespolu doladowujacego umozliwic za¬ sysanie oleju przez sam silnik hydrauliczny 11.Pompa wysokoprezna 16 moze przy tym otrzy¬ mywac naped badz z walu korbowego silnika tlo¬ kowego, badz od odrebnego silnika, jak na przy- 55 klad od silnika elektrycznego. Silnik ten moze równie dobrze pracowac ze stala lub zmienna licza obrotów.Mozna tez, zamiast stalego sprzegla 10 zasto¬ sowac rozlaczalne sprzeglo w czasie ruchu urza- 60 dzenia. Moze to byc na przyklad sprzeglo jedno¬ kierunkowe (wylaczajace czesc maszyny po osiag¬ nieciu pewnej okreslonej predkosci), które prze¬ rywa polaczenie przenoszace naped srubowego sil¬ nika 11 na wal 5 turbozespolu doladowujacego, 65 gdy tylko turbozespól ladujacy osiagnie wyzsza licz-5 be obrotów niz silnik srubowy. Silnik srubowy po przerwaniu polaczenia pomiedzy obydwoma czesciami walu moze nadal swobodnie obracac sie, lub tez moze byc zatrzymany przez wylacze¬ nie napedu pompy 16, lub tez przez otwarcie za¬ woru sterujacego 23 lub wreszcie doprowadzony do powaznie zwolnionego biegu jalowego.Sprzeglo rozlaczalne moze jednak takze stano¬ wic znane skadinad sprzeglo elektromagnetyczne, uruchamiane w zaleznosci od wielkosci pracy tlo¬ kowego silnika spalinowego lub turbozespolu do¬ ladowujacego. Sprzeglo moze wiec byc na przy¬ klad wylaczane po osiagnieciu okreslonego cisnie¬ nia w zbiorniku 8 silnika spalinowego, badz tez przy przekroczeniu okreslonej liczby obrotów tlo¬ kowego silnika spalinowego lub turbozespolu la¬ dujacego. Jak juz wspomniano, przy wylaczonym sprzegle silnik hydrauliczny 11 moze byc zatrzy¬ many lub moze obracac sie dalej z pelna lub zmniejszona liczba obrotów.Sprzeglo 10 moze równiez stanowic mechanicz¬ nie uruchamiane sprzeglo cierne, którego dzialanie mozna uruchamiac w zaleznosci od wspomnia¬ nych wielkosci. Ponadto moze to byc sprzeglo hy¬ drauliczne, jak na przyklad sprzeglo hydrodyna¬ miczne dowolnie napelniane lub oprózniane, za¬ leznie od potrzeby.Na fig. 2 przedstawiono czesc urzadzenia z fig. 1, na której uwidoczniono zmienione polaczenia obie¬ gu hydraulicznego pompy 16 i silnika srubowe¬ go 11. W tej wersji jako pompe zasilajaca, sto¬ suje sie zwykla pompe smarownicza 40 tlokowe¬ go silnika spalinowego, która pobiera olej ze zbior¬ nika oleju smarnego 41 tlokowego silnika spali¬ nowego 1. Pompa 16 jest w tym przypadku pod¬ laczona do przewodiu smarowego 42 tlokowego silnika spalinowego 1, skad ona pobiera olej pod normalnym cisnieniem smarowania, to znaczy pod cisnieniem 3—6 atmosfer.Z punktów smarowania silnika spalinowego olej splywa przewodem 43 z powrotem do zbiorni¬ ka 41. Powrotny przewód olejowy 17 uchodzi w danym przypadku, do przewodu smarowego 42.W tym ukladzie zawór cisnieniowy 28 staje sie zbedny, gdyz przeciwcisnienie jest wytwarzane przez samo cisnienie smarowania. Wielkosc cisnie¬ nia w obiegu hydraulicznym, przebiegajacym przez silnik srubowy, zostaje podwyzszona o cisnienie robocze pompy zasilajacej 20, co jest korzystne dla pracy calego urzadzenia. Zostaja przy tym wy¬ eliminowane straty powodowane dlawieniem oleju w zaworze cisnieniowym.Jest równiez mozliwe zostosowanie, zgodnie z wersja pokazana na fig. 1 — pompe zasilajaca, która tloczylaby ciecz hydrauliczna do zbiornika 18 i utrzymywala ja tam z pewnym nadcisnie¬ niem w stosunku do otaczajacego cisnienia atmo¬ sferycznego. W takim przypadku zbiornik 18 musi byc wykonany jako zbiornik cisnieniowy. Z dru¬ giej zas strony takze w wersji pokazanej na fig. 1, jako zasilajaca pompa 20, moze sluzyc zwykla pompa smarujaca tlokowego silnika spalinowego.W takim przypadku punkty smarne silnika spali¬ nowego bylyby podlaczone do przewodu 21'.Z uwagi na uproszczenie rysunków przedstawio¬ no urzadzenie z jedna pompa wysokoprezna 16 6 i jednym silnikiem hydraulicznym 11. Jest jed¬ nak rzecza zrozumiala, ze przy jednym tlokowym silniku spalinowym z kHkoma turbozespolami do¬ ladowujacymi, jedna tylko pompa 16 moze zasilac 3 olejem pod cisnieniem równiez i wiecej silników hydraulicznych, odpowiadajacych poszczególnym turbozespolom doladowujacym tak, jak to zazna¬ czono na fig. 1, za pomoca przewodów 15' i 17*. 10 PL PL

Claims (14)

1. Zastrzezenia patentowe 1. I. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy z co najmniej jednym turbozespolem doladowujacym i dodatkowym napedem sluzacym do doplywu dodat- 15 kowej energii do turbozespolu doladowujacego, znamienny tym, ze naped dodatkowy obejmuje ob¬ jetosciowy silnik hdyrauliczny, sprzezony bezpo¬ srednio z walem turbozespolu ladujacego (5), z pominieciem jakiejkolwiek przekladni zebatej. ao

2. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 1, znamienny tym, ze silnik hydra¬ uliczny jest utworzony przez hydrauliczny silnik srubowy (11) o kilku równoleglych wirnikach. 25

3. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 1, znamienny tym, ze silnik hydra¬ uliczny jest polaczony z walem turbozespolu la¬ dujacego (5) za pomoca stalego sprzegla. 80

4. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 1, znamienny tym, ze silnik hydra¬ uliczny jest polaczony z walem turbozespolu ladu¬ jacego (5) za pomoca rozlaczalnego sprzegla (10) w czasie pracy. 35

5. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 4, znamienny tym, ze sprzeglo rozla¬ czalne jest sprzeglem dzialajacym tylko w jednym kierunku. 40

6. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 4, znamienny tym, ze sprzeglo rozla¬ czalne jest sprzeglem elektromagnetycznym. 45

7. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 4, znamienny tym, ze sprzeglo roz¬ laczalne jest sprzeglem ciernym.

8. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 4, znamienny tym, ze sprzeglo rozla¬ czalne jest hydraulicznym sprzeglem hydrodyna¬ micznym.

9. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 1, znamienny tym, ze hydrauliczny 55 przewód (15) cisnieniowy jest zaopatrzony w pom¬ pe (16) sluzaca jednoczesnie do napedu silnika hydraulicznego.

10. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we- 60 dlug zastrz. 9, znamienny tym, ze pompa sprze¬ zona jest z walem korbowym silnika spalinowego.. 11.11.

II. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 9, znamienny tym, ze pompa sprze- 65 zona jest z odrebnym silnikiem napedowym.58930

12. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 9, znamienny tym, ze pompa sluzaca do napedu silnika hydraulicznego jest pompa wy¬ sokoprezna (16), przed która podlaczono pompe za¬ silajaca.

13. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 12, znamienny tym, ze pompa do na¬ pedu silnika hydraulicznego jest podlaczona do 8 ukladu smarowniczego tlokowego silnika spalino¬ wego, zas pompa smarownicza silnika sluzy jako pompa zasilajaca.

14. Doladowywany tlokowy silnik spalinowy we¬ dlug zastrz. 13, znamienny tym, ze strona wyply¬ wowa silnika objetosciowego polaczona jest z prze¬ wodem cisnieniowym pompy smarowniczej tloko¬ wego silnika spalinowego. Fig. 1KI. 46 a, 29/06 58930 MKP F 02 b PL PL