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Publication number: DEK0018923MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 24 Juli 1953 Bekanntgemacht am 23. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Nutzdruckluft, bestehend aus mindestens einem Turboverdichter und mindestens einem Freikolben-B rennkraftverdichter, 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 Freikolbenverdichter 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 Förder-

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menge 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 oben 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-Brennbraftverdichter erfindungsgemäß um 90⁰ 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 al-s zusammenhängende Maschineneinheit in das gemeinsame Gehäuse einzubauen.

Abb. ι zeigt das Schaltbild einer Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach der Erfindung;
Abb 2. zeigt ein Ausführungsbeispiel einer sol-

. .\ chen Anlage, wobei der Turboverdichter im Schnitt gezeigt wird'.

In Abb. ι ist 1 der .Turboverdichter, der die Luft aus der Atmosphäre ansaugt, vorverdichtet und dem Verdichterteil 2 der Freikolben-Brennkraftmaschine zudrückt. Hier wird die Luft auf den Enddruck verdichtet. Zwischen dem Verdichterteil 2 und den Motorteilen 3 und 3' wird ein Teil der verdichteten Luft durch die Leitungen 4 und 4' als Nutzdruckluft entnommen. Der übrige Teil der Druckluft wird durch die Eintrittschlitze 5 und 5' als Spül- und Verbrennungsluft in die beiden Motorzylinder 3 und 3' gedruckt. 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 10. Die Einstellung der Ringschieber 6 und 6' erfolgt dagegen gleichzeitig mit der Änderung der Brennstoff-Einspritzmenge über

■^; die Impulsleitungen 11 und 11'. Die Einstellung erfolgt in diesem Falle in Abhängigkeit vom Nutzluftdruck im Speicherbehälter 8. Die Abgase der Motorzylinder 3 und 3' werden durch die Leitung 12 der Turbine 13 zugeleitet, in der sie die Antriebsleistung für den Turboverdichter 1 abgeben und dann entweder weiteren Wärmeverbrauchsstellen zugeleitet werden, oder in die Atmosphäre austreten. Das Abblaseventil 14 an der Treibgasleitüng 12, wird durch den Impulsgeber 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 Verbrennungsluftmenge entsprechend vergrößert. Erst wenn die Treibgasmenge 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 8. Sobald der Betriebsdruck im Speicher erreicht ist, erfolgt die weitere Regelung der Fördermenge durch gleichzeitige Änderung der in die Motorzylinder der Freikolben-Brennkraftmaschiene 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 darm der Impulsgeber 9 das Drosselorgan 7 betätigt und die Förderung der Nutzdruckluft herabsetzt.

In Abb. 2 ist 1 der Turboverdichter, während 2 und 22 zwei Freikoiben-Brennkraftverdichter mit den Motorzylindern 3 und 23 sind, die gegenüber dem Turboverdichter um 90⁰ versetzt angeordnet sind. Der Turboverdichter wird durch die Türbine 13 angetrieben. Turbo- und Freikolbenverdichter sind in dem gemeinsamen Gehäuse 15 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 Leitung4und das Drosselorgan 7 zum Speicherbehälter 8 gedruckt. Die Verbrennungsluft strömt dagegen den Motorzylindern zu. Die Abgase werden durch die Leitung 12 der Turbine. 13 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 Drehkolbenverdichter, verwendet werden. Ebenso ist die Erfindung nicht auf eine Turbinenbauart beschränkt. Es können auch andere Bauarten, z. B. mehrstufige Radialturfoinen, vorgesehen werden.. ¹¹S

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Anlage.zur Erzeugung von Nutzdruckluft, bestehend aus mindestens einem Turboverdichter und mindestens einem Freikolben-Brenn-. kraftverdichter, dessen Abgas die Turbine des .Turboverdichters treibt und der seine Verbrennungsluft vorn .Turboverdichter erhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft ge-

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meinsam. 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 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Gesamtfördermenge durch gleichzeitige Änderung der Brennstoff-Einspritzmenge und der Verbrennungsluftmenge erfolgt.
3. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelorgan für die Verbrennungsluftmenge ein Ringschieber an den Einlaßschlitzen jedes Motorzylinders angeordnet ist.
4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Mengenverhältnisses von Nutzdruckluft zur Verbrennungsluft durch ein Drosselorgan in der Nutzdruckluftleitung erfolgt.
5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Turfoaverdichters durch ein an der Treibgaszuleitung zur Turbine angeordnetes, von der Drehzahl abhängiges Auslaßorgan nach oben begrenzt wird.
6. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Turboverdichter sowie der oder die Freikolben-Brennkraftverdichter in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sind.
7. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse als Speicherbehälter für die vorverdichtete Luft dient.
8. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des oder der Freikolben-Brennkraftverdichter sowie des

um 90 gegenein-

Older der Turboverdichter
ander versetzt sind.
9. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Turboverdichter und Antriebsturbine als zusammenhängende Maschineneinheit in das gemeinsame Gehäuse eingebaut sind.

Angezogene Druckschriften:

Österreichische Patentschrift Nr. 167 223,

schweizerische Patentschriften Nr. 180 155, 216488. , . .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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