DE3930901C2

DE3930901C2 - Maschinenaggregat

Info

Publication number: DE3930901C2
Application number: DE3930901A
Authority: DE
Inventors: Roland Nuber; Werner Schubert; Wolfgang Sohler; Franz Sutter
Original assignee: Gnieser Auto Technik GmbH
Current assignee: GNIESER GMBH AUTO-TECHNIK, 71404 KORB, DE
Priority date: 1989-09-15
Filing date: 1989-09-15
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2009-09-16
Also published as: DE3930901A1; US5067557A

Description

Die Erfindung betrifft ein Maschinenaggregat, bestehend aus einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine und einem Rotations kolbenkompressor.

Aus der DE 26 26 162 A1 ist eine sogenannte Kaltgasmaschine bekannt, die einen angetriebenen Kreiskolbenkompressor ent hält. Dieser Kreiskolbenkompressor saugt Umgebungsluft an und drückt die verdichtete und dabei erwärmte Luft in einen Wär metauscher. Der Wärmetauscher ist als ein angetriebener Ven tilator ausgebildet, wobei die Schaufeln des Lüfterrades von der verdichteten Luft durchströmt werden. Danach strömt die verdichtete Luft wieder zurück zu dem Rotationskolbenkompres sor, der sie anschließend ausbläst. Da sie in dem als Venti lator ausgebildeten Wärmetauscher gekühlt wurde, soll sie ei ne Temperatur aufweisen, die geringer als die Temperatur der angesaugten Luft ist. Darüber hinaus soll der als Wärmetau scher ausgebildete Ventilator erwärmte Luft ausblasen.

Aus der US 4 385 503 und der US 4 540 040 sind Klimaanlagen für Fahrzeuge bekannt. Sie enthalten jeweils einen Kompres sor, der von einem Fahrzeugmotor angetrieben ist. Diese Kli maanlagen enthalten weiter einen Verdampfer, dem ein Expansi onsventil vorgeschaltet ist. Dem Verdampfer ist jeweils ein Luft in den Fahrzeuginnenraum blasendes, steuerbares Gebläse zugeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes, transportables Maschinenaggregat zu schaffen, das zur Kühlung und/oder Heizung eines Fahrzeuges oder eines Raumes dient und gleichzeitig elektrischen Strom liefern kann.

Diese Aufgabe wird durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Maschinenaggregat ist insbesondere für Katastropheneinsätze oder für militärische Zwecke geeignet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Maschinenaggregats bei Abnahme der in der Zeichnung vorderen Gehäusewandung,

Fig. 2 einen Schnitt durch das gleiche Maschinen aggregat in der Ebene II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Übertragungswelle zwischen Brennkraftmaschine und Lüfterrad entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und

Fig. 4 Eine schematische Darstellung der Kühlmit telkreisläufe

In der Mitte von Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 in Rotationskolben-Bauweise gezeigt, deren Abgas leitung mit 2 bezeichnet ist. Bei 3 befindet sich leicht zugänglich die Zündkerze. Das Gehäuse dieser Brennkraft maschine 1 besteht aus dem Mantelteil 4 und den beiden Seitenteilen 5 und 6. Auf ihrem Abtriebszapfen sind zwei Riemenscheiben vorgesehen. Die erste Riemenscheibe 7 treibt über einen Riemen die Antriebsscheibe 8 auf dem Antriebszapfen eines Kältekompressors 9 in Rotationskolben- Bauweise an, dessen Gehäuse aus dem Mantelteil 10 und den beiden Seitenteilen 11 und 12 gebildet ist. In Fig. 1 ist hinter dem Kompressor 9 ein Stromgenerator 13 gezeigt, dessen Antriebsscheibe 14 über einen Riemen mit der auf dem Abtriebszapfen der Brennkraftmaschine 1 aufgekeilten zweiten Riemenscheibe 17 kraftschlüssig verbunden ist.

Diese drei Maschinen, die Brennkraftmaschine 1, der Kälte kompressor 9 und der Stromgenerator 13 sind gemeinsam in einem Rohrrahmen 15 angeordnet, der an seinen 8 Ecken Schwingungsdämpfer 16 aus polymerem elastischen Material aufweist, mit denen er gegenüber dem Gehäuserahmen 18 abgepuffert ist. Damit soll die Übertragung der Schwin gungen der genannten Maschinen, vor allem der der Brenn kraftmaschine 1 auf den Gehäuserahmen 18 und die Umge bung des Maschinenaggregates auf ein Mindestmaß reduziert werden. Die Anordnung der Riemenantriebe dient desweiteren zur Schwingungsdämpfung.

Über eine in Fig. 3 im einzelnen gezeigte Wellenverbin dung 19 wird ein Lüfterrad 20 angetrieben, das hinter einem Kondensator 21 angeordnet ist, der vom verdampften und wieder erwärmten Kältemittel des Kältemittelkreislaufes des Kompressors 9 durchströmt wird. Die Kühlschlangen 22 des Kondensators 21 treten aus diesen an seinen Seiten aus und kehren in U-förmiger Biegung in ihn zurück. Die Wel lenverbindung 19 besteht aus einem in sich axial ver schiebbaren, aber in sich unverdrehbaren Teleskopstück 23, das über ein erstes Kardangelenk 24 über einen Dreh schwingungsdämpfer 25 mit dem Abtriebszapfen 26 der Brenn kraftmaschine 1 und über ein zweites Kardangelenk 27 mit dem Lüfterrad 20 verbunden ist. Das Teleskopstück 23 besteht aus einem inneren Teil mit polygonem Querschnitt, das an dem der Brennkraftmaschine 1 zu legenden Kardan gelenk angeordnet ist und einem Mantelteil, das mit dem anderen Kardangelenk verbunden ist, das das innere Teil mit einer entsprechend polygon-zylindrischen Innenform in axialer Richtung gleitend umschließt. Diese Anordnung ist notwendig, um die Schwingungsstöße zwischen der im Rohrrahmen 17 feststehenden Brennkraftmaschine 1 und dem im Gehäuserahmen 18 gelagerten Lüfterrad 20 aufzu nehmen.

Auf der linken Seite von Fig. 1 ist abgetrennt durch eine Zwischenwand 28 die Klimatisierungsanlage 29 vorge sehen, die zur Kühlung einen Verdampfer 30 mit einer Rohrschlange 31 auf weist, die bei 32 jeweils in U-förmigen Biegungen außer halb des Verdampfers 30 umgelenkt ist und die von dem in einer in Fig. 4 dargestellten Expansionsventil 42 zugeführten Kältemittel durchströmt werden kann. Für Heizbetrieb ist ein Wärmetauscher 33 vorgesehen, der vom heißen Kühlwasser der Brennkraftmaschine 1 durchströmt werden kann. Verdampfer 30 und Wärmetauscher 33 können alternativ eingeschal tet werden. Der Kühlwasserstrom der Brennkraftmaschine 1 wird, wenn die Klimatisierung auf Kälte geschaltet ist, im Kühler 34 gekühlt, der zwischen Lüfterrad 20 und Küh ler 21 angeordnet ist. Die Umgebungsluft tritt bei 35 in den Gehäuseraum 36 hinter der Zwischenwand 28 ein und wird nach oben durch ein Rohr 37 großen Durchmessers, in dem ein Sauggebläse 38 vorgesehen ist, nach Kühlung bzw. Aufheizung durch dieses Gebläse 38 abgesaugt und in den zu klimatisierenden Raum geleitet.

Unter dem Gehäuseraum 36 ist der im dargestellten Schnitt L-förmige Kraftstofftank 39 vorgesehen, der in dieser Lage ebenfalls gekühlt bzw. erwärmt wird.

In Fig. 4 ist der Kühl- bzw. Kältemittelkreislauf sche matisch dargestellt. Der Kühlmittelkreislauf 40 der Brennkraftmaschine 1 läuft alternativ von deren Gehäuse zum Kühler 34 bzw. mit 40' bezeichnet bei Umschalten auf Beheizen der Umgebungsluft zum Wärmetauscher 33 und jeweils von dort zurück zum Gehäuse der Brennkraftma schine 1. Der Kältemittelkreislauf 41 führt mit verdich tetem Kältemittel vom Kältekompressor 9 über das Expansionsventil 42 in den Verdampfer 30 im Raum 36 und von da in expandiertem Zustand zum Kondensator 21, wo es konden siert wird. Von dort kehrt der Kältemittelkreislauf 41 zurück zum Kompressor 9.

Wird auf Heizen geschaltet, wird der Kältekompressor 9 durch Lösung einer unter der Antriebsscheibe 8 liegenden Magnetkuppelung und damit der Kältemittelkreislauf 41 stillgelegt.

Der Vorteil der Erfindung ist vor allem in dem engen Zusammenbau der einzelnen Elemente dieses Maschinen aggregates zu sehen, der nur durch Verwendung der Rota tionskolbenmaschinen der eingangs genannten Bauart möglich ist. Es wird dadurch bei einer Leistung des Stromaggre gates von 20 kw und ausreichender Klimatisierung für ein Fahrzeug oder ein Zelt z. B. bei Katastropheneinsatz mit einem Kistenmaß von ca. 1000 × 350 × 450 mm möglich.

Bezugszeichenliste

1

Brennkraftmaschine

2

Abgasleitung

3

Zündkerze

4

Mantelteil zu

1

5

,

6

Seitenteile zu

1

7

erste Riemenscheibe

8

Antriebsscheibe zu

9

Kältekompressor

10

Mantelteil zu

9

11

,

12

Seitenteile zu

9

13

Stromgenerator

14

Antriebsscheibe

15

Rohrrahmen

16

Schwingungsdämpfer

17

zweite Riemenscheibe

18

Gehäuserahmen

19

Wellenverbindung

1

-

20

Lüfterrad

21

Kondensator

22

Kühlschlange

23

Teleskopstück

24

erstes Kardangelenk

25

Drehschwingungsdämpfer

26

Antriebszapfen zu

1

27

zweites Kardangelenk

28

Zwischenwand

29

Klimatisierungsanlage

30

Verdampfer

31

Rohrschlange zu

30

32

Umbiegungen von

31

33

Wärmetauscher für Kühlwasser

34

Kühler für Kühlwasser

35

Eintrittsöffnung für Umgebungsluft

36

Gehäuseraum für

29

37

Rohr für klimatisierte Luft

38

Gebläse in

37

39

Kraftstofftank

40

Kühlwasserkreislauf zu

1

bei Kühlen

40

'Kühlwasserkreislauf zu

1

bei Heizen

41

Kältemittelkreislauf

42

Expansionsventil

Claims

1. Maschinenaggregat, bestehend aus einer Rotationskolben brennkraftmaschine mit einem aus zwei Seitenteilen und einem Mantelteil mit trochoidenförmiger, zweibogiger Mantellaufbahn bestehenden, flüssigkeitsgekühlten Gehäuse, das axial von ei ner Exzenterwelle durchsetzt ist, auf deren Exzenter ein dreieckiger Kolben in ständig gleitender Anlage seiner Ecken an der Mantellaufbahn entlanggleitet, wobei ein Abtriebszap fen der Exzenterweller über einen Riemenantrieb kraftschlüs sig mit einem als Rotationskolbenkompressor ausgebildeten Kältekompressor verbunden ist, das die folgenden Merkmale aufweist:

a) mit einem äußeren blechverkleideten Gehäuserahmen (18) ist ein innerer Rohrrahmen (15) mit Schwingungsdämpfern (16) aus elastisch verformbarem Kunststoff verbunden, in dem die Rotationskolbenbrennkraftmaschine (1) und der Kältekompressor (9) und achsparallel neben dem Kältekom pressor (9) ein Stromgenerator (13) angeordnet sind, die mit dem Abtriebszapfen (26) der Exzenterwelle mittels Riemenantrieben (8, 14, 17) verbunden sind, wobei der Riemenantrieb für den Kältekompressor (9) eine schaltbare Magnetkupplung enthält;
b) an einer Stirnseite des Gehäuserahmens (18) sind ein Kon densator (21) für das Kältemittel und hinter diesem ein Lüfterrad (20) angeordnet, das mittels einer Schwingungen zwischen Rohrrahmen (15) und Gehäuserahmen (18) ausglei chenden Wellenverbindung (19) mit dem Abtriebszapfen (26) der Exzenterwelle verbunden ist;
c) in dem rückwärtigen, dem Lüfterrad (20) gegenüberliegen den Teil des Gehäuserahmens (18) ist eine Klimatisie rungsanlage (29) vorgesehen, die hinter einer Eintritts öffnung (35) für Umgebungsluft einen von Kältemittel durchströmbaren Verdampfer (30) und hinter diesem einen Wärmetauscher (33) für das Kühlwasser der Brennkraftma schine zum Heizbetrieb aufweist, sowie in einem Abström rohr (37) für die klimatisierte Luft ein Gebläse (38);
d) im Kühlwasserkreislauf (40, 40') der Brennkraftmaschine (1) ist ein Umschaltventil vorgesehen, mit dem der Kühl wasserkreislauf beim Umschalten von Heizbetrieb auf Kühl betrieb von dem Wärmetauscher (33) in der Klimatisie rungsanlage (29) auf einen Wärmetauscher (34) umgeschal tet werden kann, der zwischen dem Lüfterrad (20) und dem Kondensator (21) angeordnet ist.

2. Maschinenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Wellenverbindung (19) aus einem ersten Kar dangelenk (24) und einem Teleskopstück (23) aus unterein ander unverdrehbaren axial gegeneinander verschiebbaren Teilen und einem zweiten Kardangelenk (27) besteht, des sen äußeres Glied fest mit dem Lüfterrad (20) verbunden ist und daß zwischen dem ersten Kardangelenk (24) und dem Abtriebszapfen (26) der Brennkraftmaschine (1) ein Dreh schwingungsdämpfer (25) vorgesehen ist.

3. Maschinenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Teleskopstück (23) aus einem inneren Teil mit polygonem Querschnitt besteht, das an einem Kardange lenk angeordnet ist, und einem am anderen Kardangelenk angeordneten Mantelteil, das das innere Teil mit einer entsprechenden polygon-zylindrischen Innenform axial gleitend umschließt.