DE947825C

DE947825C - Anlage zur Erzeugung von Druckluft

Info

Publication number: DE947825C
Application number: DEK18923A
Authority: DE
Inventors: Willi Kastert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-07-25
Filing date: 1953-07-25
Publication date: 1956-08-23

Description

Anlage zur Erzeugung von Druckluft Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Nutzdruckluft, bestehend aus mindestens einem Turboverdichter und mindestens einem Freikolben-Brennkraftverdichter, dessen Abgas die Turbine des Turboverdichters treibt und der seine Verbrennungsluft vom Turboverdichter erhält.
Die bekannten Anlagen dieser Art verdichten die Nutzluft und die Verbrennungsluft nur im Turboverdichter gemeinsam, aber im Freikolbenver.dichter voneinander getrennt. Ihnen fehlt daher die Möglichkeit, das Mengenverhältnis zwischen Verbrennungsluft und Nutzdruckluft zu verändern. Diesen Mangel soll die Erfindung beheben. Die Erfindung besteht darin, daß die Verbrennungsluft gemeinsam mit der Nutzluft auf den Nutzluft-Enddruck verdichtet wird, ferner die gesamte Fördermenge .in Abhängigkeit vom Nutzluftdruck geregelt wird und das Mengenverhältnis von Nutzdruckluft zur Verbrennungsluft abhängig von der Drehzahl des Turboverdichters der jeweiligen Nutzleistung angepaßt wird. Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung ist, daß die Regelung der Gesamtdruckluftförderung durch gleichzeitige Änderung der Brennstoff-Einspritzmenge und der Verbrennungsluftmenge erfolgt. Auf diese Weise ist es .möglich, die Drehzahl und damit die Fördermenge des Turboverdichters der geforderten Belastung der Anlage anzupassen. Zweckmäßigerweise sieht man Drosselorgane sowohl in der Nutz- als auch in der Verbrennungsluftleitung vor. Besonders einfache und vorteilhafte Drosselorgane für die Verbrennungsluft sind nach der Erfindung an den Eintrittsschlitzen der MotorzyLinder angeordnete Ringschieber. Um die Drehzahl des Turboverdichters nach aber zu begrenzen, sieht die Erfindung an der zur Turbine führenden Treibgasleitung ein Auslaßorgan, z. B. ein Abblaseventil, vor, welches vom Drehzahlbegrenzer des Turboverdichters aus betätigt wird. Eine besonders leichte und räumlich gedrängte Verdichteranlage ergibt sich, wenn der Turboverdichter sowie der Freikolben--BrennkTaftverdichter erfindungsgemäß um 9o° gegeneinander versetzt in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sind. Dabei kann das Gehäuse auch als Speicherbehälter für die vorverdichtete Luft benutzt werden. Als eine weitere große Vereinfachung für die Fertigung und den Zusammenbau der Anlage sieht die Erfindung vor, den Turboverdichter mit der Turbine als zusammenhängende Maschineneinheit in das gemeinsame Gehäuse einzubauen.
Abb. i zeigt das Schaltbild'einer Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach dar Erfindung; Abb 2. zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anlage, wobei der Turboverdichter im Schnitt gezeigt wird.
In A#bb. i ist i der Turboverdichter, der die Luft aus der Atmosphäre ansaugt, vorverdichtet und dem Verdichterteil 2 der Freikodben-Brennkraftmaschine zudrückt. Hier wird die Luft auf den Enddruck verdichtet. Zwischen dem Verdichterteil2 und den Motorteilen 3 und 3' wird ein Teil der verdichteten Luft durch die Leitungen ¢ und q.' als Nutzdruckluft entnommen. Der übrige Teil dar Druckluft wird durch die Eintritösahlitze 5 und 5' als Spül- und Verbrennungsluft in die beiden Motorzylinder 3 und 3' gedrückt. Durch Verdrehen der Ringschieber 6 und 6' können die- Eintrittschlitze mehr oder weniger geöffnet werden, so daß den Motorzylindern immer die richtige Arbeitsluftmenge zugeführt wird. Durch das Drosselorgan 7 kann die zum Speicherbehälter 8 strömende Nutzluft in Abhängigkeit von der Drehzahl des Turboverdichters mehr oder weniger .gedrosselt werden. Die Regelung erfolgt durch den Impulsgeber 9 über die Impulsleitung io. Die Einstellung der Ringschieber 6 und 6' erfolgt dagegen gleichzeitig mit der Änderung der Brennstoff-Einspritzmenge über die Impulsleitungen i i und i i'. Die Einstellung erfolgt in diesem Falle in Abhängigkeit vom Nutzluftdruck im Speicherbehälter B. Die Abgase der Motorzylinder 3 und 3' werden durch die Leitung 12 der Turbine 13 zugeleitet, in der sie die Antriebsleistung für den Turboverdiater i abgeben und dann entweder weiteren Wärmeverl.rauchsste@llen zugeleitet werden, oder in die Atmosphäre auGtreten. Das Abblaseventil 1q. an der Treibgasleitung i2, wird durch den Impulsgeher 9 geöffnet, wenn die maximale Drehzahl des Turboverdichters überschritten wird. Bei der Inbetriebnahme der Anlage ist das Drosselorgan 7 geschlossen. Infolgedessen wird die gesamte geförderte Luftmenge den Motorzylindern 3 und 3' zugeführt und weiter als Treibgas in` die Turbine 13 geleitet. Wird die Brennstoff-Einspritzmenge erhöht, so werden gleichzeitig die Ringschieber 6 und 6' verstellt und die Verfirennungs.luftmenge entsprechend vergrößert. Erst wenn die Trenbgasmenge der Turbine so weit gesteigert worden ist, daß der Turboverdichter eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, wird das Drosselorgan 7 geöffnet. Ein Teil der verdichteten Luft strömt dann als Nutzdruckluft in den Speicherbehälter B. Sobald der Betriebsdruck im Speicher erreicht ist, erfolgt die weitere Regelung der Fördermenge durch gleichzeitige Änderung der in die Motorzylinder der Freikol@ben-Brennkraftrnaschine eingespritzten Brennstoffmenge und der Verbrennungsluft. Verringert sich z. B. der Nutzdruckluftverbrauch, so steigt der Druck im Speicher 8 an, die Brennstoffmenge wird vermindert, womit auch die zugeführte Verbrennungsluftmenge herabgesetzt wird und die Turbine eine kleinere Treibgasmenge erhält. Die Drehzahl des Turboverdichters sinkt, wodurch dann der Impulsgeber 9 das Drosselorgan 7 betätigt und die Förderung der Nutzdruckluft herabsetzt. _ In Abb. 2 ist i der Turboverdichter, während, 2 und 22 zwei Freikolben-Brennkraftverdichter mit den Motorzylindern 3 und 23 sind, die gegenüber dem Turboverdichter um 9o° versetzt angeordnet sind. Der Turboverdichter wird: durch die Turbine 13 angetrieben. Turbo- und Freikolbenverdichter sind in dem gemeinsamen Gehäuse i5 untergebracht, welches gleichzeitig als Speicher für die vorverdichtete Luft dient. Der Turboverdichter saugt .die atmosphärische Luft durch das Filter 17 an und fördert sie durch das Gehäuse 15 in die beiden Freikolbenverdichter 2 und 22. Ein Teil der Luft wird als Nutzdruckluft über die Leitung4 und das Drosselorgan 7 zum Speicherbehälter 8 gedrückt. Die Verbrennungsluft strömt dagegen den Motorzylindern zu. Die Abgase werden durch die Leitung 12 der Turbine i3.zugeleitet und verlassen diese, nachdem sie Arbeit geleistet haben, durch den Stutzen 16. An Stelle des Turboverdichters kann auch ein: anderer Rotationsverdichter, z. B. ein Drehkolbenverd-ichter, verwendet werden. Ebenso ist die Erfindung nicht auf eine Turbinenbauart beschränkt. Es können auch andere Bauarten, z. B. mehrstufige Radi:alturbi.nen, vorgesehen werden..

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anlage zur Erzeugung von Nutzdruckluft, bestehend aus mindestens einem Turboverdichter und mindestens einem F.reikolben-B.rennkraftverdichter, dessen Abgas die Turbine des Turboverdichters treibt und der seine Verbrennungsluft vom Turboverdichter erhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft gemeinsam mit der Nutzluft auf den Nutzluft-Enddruck verdichtet wird,, ferner die gesamte Fördermenge in Abhängigkeit vom Nutzluftdruck geregelt wird und das Mengenverhältnis von Nutzdruckluft zur Verbrennungsluft abhängig von der Drehzahl des Turboverdichters der jeweiligen Nutzleistung angepaßt wird.
2. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Gesamtfördermenge durch gleichzeitige Änderung der Brennstoff-Einspritzmenge und der Verbrennungsluftmenge erfolgt.
3. Anlage nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daB 31s Regelorgan für die Verbrennungsluftmenge ein Ringschieber an den EinlaBschlitzen jedes Motorzylinders angeordnet ist. q..
Anlage nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB die Regelung des Mengenverhältnisses von Nutzdruckluft zur Verbrennungsluft durch ein Drosselorgan in der Nutzdruckluftleitung erfolgt.
5. Anlage nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Turboverdichters durch ein an der Treibgaszuleitung zur Turbine angeordnetes, von der Drehzahl abhängiges AuslaBorgan nach oben begrenzt wird.
6. Anlage nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daB der oder die Turboverdichter sowie ,der oder die Freikolben-Brennkraftverdichter in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sind.
7. Anlage nach den Ansprüchen i biss 6, dadurch gekennzeichnet, daB das gemeinsame Gehäuse als Speicherbehälter für die vorverdichtete Luft dient. B. Anlage nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsendes oder der Freikolben-Brennkraftverdichter sowie des oder der Turboverdichter um 9o° gegeneinander versetzt sind. g. Anlage nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daB Turboverdichter und Antriebsturbine als zusammenhängende Maschineneinheit in das gemeinsame Gehäuse eingebaut sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 167 a23. schweizerische Patentschriften Nr. 180 155, 216 q.88.