CH399077A - Kraftanlage, die eine Kolbenkraftmaschine und einen Druckaustauscher aufweist - Google Patents

Description

      Kraftanlage,    die eine     Kolbenkraftmaschine    und     einen        Druckaustauscher    aufweist    Die Erfindung     betrifft    eine Kraftanlage, die eine       Kolbenkraftmaschine    und einen zu deren     Aufladung     dienenden     Druckaustauscher    aufweist.  



  Es gibt eine besondere Gattung von     Druckaus-          tauschern,    bei denen in einer     Niederdruckspülstufe     eine sich bereits vor Erreichung dieser Spülstufe in  den Zellen befindende Gasmenge durch eine andere  Gasmenge ersetzt wird, bei unter einem verhältnis  mässig niedrigen     Druck    (im allgemeinen bei atmo  sphärischem Druck), wogegen in einer Hochdruck  spülstufe, die auf     verhältnismässig    niedrigem Druck  befindliche Gasmenge verdichtet und durch.

   eine       Hochdruckgasmenge    zurückgedrängt wird, wobei     die          Hochdruckgasmenge    nach ihrer Expansion in dieser       Hochdruckspülstufe    :die zuerst erwähnte Gasmenge  bildet.  



  Es ist schon vorgeschlagen worden, eine Brenn       kraftmaschine    mit Hilfe eines     Druckaustauschers    auf  zuladen, wobei der Einlass der     Hochdruckspülstufe     mit der Abgasleitung des Kolbenmotors und die Aus  lassleitung der     Hochdruckspülstufe        mit    der     Einlass-          leitung    des     Kolbenmotors    in Verbindung steht. Es  hat sich aber gezeigt,     d'ass    sich eine solche Anlage  schwer oder gar nicht starten lässt.  



  Gegenstand: der Erfindung ist nun eine Kraft  anlage mit einer     Kolbenbrennkraftmaschine,    einem       Druckaustauscher,    der eine     Niederdruckspülstufe        und     eine     Hochdruckspülstufe    hat, wobei zu jeder dieser  Spülstufen ein Einlass- und ein     Auslassstutzen    gehö  ren, ferner mit einer Leitung, welche den Auslass  stutzen der     Hochdruckspülstufe    mit der     Einlasslei-          tung    der     Brennkraftmaschine    verbindet, einem An  lasser für die     Brennkraftmaschine,    und ist gekenn  zeichnet durch Mittel,

   welche im     Anlassbetrieb    den       Zufluss    von Luft aus dem     Druckaustauscher    zum       Eimass    der     Bre:nnkraftmaschine    unterbinden.    Beiliegende Zeichnung stellt zwei Ausführungs  beispiele :des     Erfindungsgegenstandes    dar.  



       Fig.    1 zeigt die erste     Ausführungsform    schema  tisch und teilweise im Schnitt.  



       Fig.    2 zeigt     ein    zu dieser Ausführungsform ge  hörende Luftklappe     mit    zugehöriger     Steuervorrich-          tung,    und       Fig.    3 ist ein Längsschnitt     eines    Teiles der zwei  ten     Ausführungsform.     



  In     Fig.    1 ist mit 1 eine     Kolbenbrenukraftmaschine     bezeichnet,     die    zu ihrer     Aufladung    mit einem Druck  austauscher verbunden ist, der     ein.    Zellenrad 2 mit  Zellen 3 sowie Stirnplatten 4 aufweist.  



  Der     Druckaustauscher    ist schematisch in Ab  wicklung dargestellt. Er hat eine     Niederdruckspül-          stufe,    zu der eine     Einlassleitung    5 und eine     Auslass-          leitung    6 gehören, sowie eine     Hochdruckspülstufe,     zu der     eine        Einlassleitung    7 und eine     Auslassleitung    8  gehören. Die Leitungen 5 und 6 der Niederdruck  spülstufe stehen :direkt oder indirekt mit der Atmo  sphäre in Verbindung.

   Die     Einlassleitung    7 der Hoch  druckspülstufe ist mit der Abgasleitung der     Kolben-          brennkraftmaschine    1 verbunden, wogegen die     Aus-          lassleitung    8 dieser     Hochdruckspülstufe    mit der Ein  lassleitung 14 der     Brennkraftmaschine    verbunden ist.

    An diese     letztgenannte    Leitung 14 ist auch eine  Zweigleitung 9 angeschlossen, durch welche     hindurch     der     Brennkraftmaschine    1 während deren Anlassen       Brennluft        zugeführt        wird.    In diese     Zweigleitung    ist  ein Absperrorgan 10     eingesetzt,    das im Normal  betrieb der     Brennkraftmaschine        geschlossen    ist.

   In  der Leitung 8 ist auch     eine    Luftklappe 11     eingesetzt,     welche     durch    eine Betätigungsvorrichtung 12     wäh-          rend    dem Anlassen der Kraftmaschine in Schliesslage  gehalten wird.  



  Im Betrieb der Anlage dreht das     Zellenrad    2      im Sinne des Pfeiles 13. Abgase des Motors tre  ten durch die     Leitung    7     in    die Zellen ein und strö  men nach Verlassen derselben durch die Leitung 6  aus, wobei dank dem in den     Zellen    auftretenden Druck  abfall von der Leitung 5 her Frischluft in die Zellen  eindringt. Um die Gewähr zu haben, dass die     Brenn-          kraftmaschine    nur Frischluft erhält, ist die Einmün  dung der Leitung 6 in Umfangsrichtung des Zellen  rades gross genug zu halten, um einen direkten Durch  tritt von Frischluft aus der Leitung 5 durch die Zellen  zu ermöglichen.

   Der Anteil von     direkt    durch     die    Zel  len hindurchtretender Frischluft     sollte    aber so klein  wie möglich gehalten werden, um unnötige Verluste  zu vermeiden. In der     Hochd'ruckspülstufe    treten die  mit Frischluft gefüllten Zellen mit der Leitung 7 in       Verbindung,    aus welcher dann die von der     Brenn-          kraftmaschine    kommenden Abgase in die     Zellen    ein  treten, um die     darin        befindliche    Luft zu verdichten.

    Die so verdichtete Luft verlässt die Zellen     durch    die  Leitung 8 und gelangt in die     Einlassleitung    der       Brennkraftmaschine    1. Unter diesen Betriebsverhält  nissen ist die     Klappe    11 offen, während das Ab  sperrorgan 10     geschlossen    ist. Wären während des       Anlassens    sowohl die Luftklappe 11 als auch das  Absperrorgan 10 offen, so würde die     Brennkraft-          maschine    sowohl aus der Leitung 9 wie auch aus  der Leitung 8 Luft aufnehmen.

   In diesem Falle wür  den die die     Hochdruckspülstufe    verlassenden Zellen  Luft enthalten, die auf unteratmosphärischem Druck       stünde,    statt Abgasen, die auf überatmosphärischem  Druck stehen wie im Normalbetrieb. Es würde durch  die     Auslassleitung    6 der     Niederdruckspülstufe    atmo  sphärische Luft eintreten und durch die     Einlassleitung     7 strömen. Dies kann vermieden werden durch       Schliessung    der Klappe 11, wie nun im     Einzelnen    mit  Bezugnahme auf     Fig.    2 erläutert wird.  



  Die Luftklappe 11 sitzt auf einer Welle 14 fest,  welche in einer Lagerbüchse 15 dreht und an ihrem  äusseren Ende ein.     Ritzel    16 trägt. Dieses steht mit  einer Zahnstange 17 in. Eingriff, welche über einen  aus nichtmagnetischem Material bestehenden Stan  genteil starr mit einem Anker 19 verbunden ist,  der durch ein     Solenoid    20 angezogen werden kann.  Dieses ist an den Speisestromkreis 21 des     zum    An  lassen der     Brennkraftmaschine    1 dienenden Elektro  motors angeschlossen.  



  Auf der von der Zahnstange 17 abgewendeten  Seite ist der Anker 19 fest mit der Stange 22 eines       Kolbens    23 verbunden, der in einem     Dämpfungs-          zylinder    24 arbeitet. Der Kolben ist durch eine Feder  25 belastet, die zur Rückführung der Luftklappe 11  in die in     Fig.    2 gezeigte Öffnungslage dient, wobei  sie sich auf einem festen Teil 26 abstützt.  



  Es hat sich gezeigt, dass sich in einer     Anlage,     bei welcher ein     Druckaustauscher    zum     Aufladen        einer          Brennkolbenmaschine    dient, es beim     Startern    vor  kommen kann, dass die Strömungsrichtung in den  Zellen der normalen Strömungsrichtung entgegen  gesetzt ist. Um dies zu vermeiden, wird die Klappe 11  durch Erregung des     Solenoides    20 geschlossen, wobei         ein    dichter Abschluss nicht erforderlich ist.

   Sobald  die Speisung des     Anlassermotors    unterbrochen ist,  kehrt die Luftklappe 11 langsam in die Öffnungslage  zurück, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die       einesteils    von der Feder 25 und     andernteils    von der       Dämpfungsvorrichtung    23, 24 abhängt. Die Abgase  aus der     Brennkraftmaschine    vermögen. dann bereits  im     Druckaustauscher    die richtigen Betriebsverhält  nisse aufrechtzuerhalten.  



  In der in     Fig.    3 teilweise dargestellten Variante  sind die Anlagebeile 10, 11, 12 weggelassen.  



  Der Stutzen, der eine geradlinige Verlängerung  der     Einlassleitung    14 der     Brennkraftmaschine    1 hinaus  bildet, ist mit 9a bezeichnet. In einer Erweiterung 33  dieses Stutzens 9a ist ein Satz von     Drallschaufeln    32  eingesetzt, die an ihrem inneren Ende an einem strö  mungstechnisch günstig     ausgebildeten    Körper 34     be-          festigt    sind.

   In der Erweiterung 33 ist ausserdem ein       Rückschlagventil    angeordnet, zu dem Scheiben 35  gehören, die auf Schäften 36 angeordnet sind, welche       in.    Lageraugen 37 von Stegen 38 eines Tragteiles  39     längsverschieblich        gelagert    sind.  



  Beim Starten     liefert    der     Druckaustauscher        keine     verdichtete Luft und die     Brennkraftmaschine        nimmt     dann nur durch das     Rückschlagventil    bzw. durch  den Stutzen 9a Luft auf. Unter solchen Bedingungen  entwickeln nämlich die Schaufeln 32 unter     Zentri-          fugalkrafteinwirkung    einen Druckgradienten im Stut  zen 9a und dessen     übergang    in die     Einlassleitung    14  mit der Folge, dass aus dem     Druckaustauscher    keine  Luft aufgenommen wird.

   Somit sind auch in dieser  Variante Mittel vorhanden, welche im     Anfassbetrieb     den     Zufluss    von Luft aus dem     Druckaustauscher    zum       Eimass    der     Brennkraftmaschine    unterbinden..  



  Sobald der     Auslassdruck    der vom     Druckaustau-          scher    kommenden Luft einen gewissen Wert erreicht,  so wird die Wirkung der     Schaufeln    32 unterdrückt  und der     Brennkraftmotor    aus dem     Druckaustauscher     aufgeladen, wobei zugleich die Ventilglieder 35 durch       Aufliegen    am Teil 39 schliessen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Kraftanlage mit einer Kolbenbrennkraftmaschine, einem Druckaustauscher, der eine Niederdruckspül- stufe und eine Hochdruckspülstufe hat, wobei zu jeder dieser Spülstufen ein Einlass- und ein Auslass- stutzen gehören, ferner mit einer Leitung,

   welche dien Auslassstutzen der Hochdruckspülstufe mit der Ein lassleitung der Brennkraftmaschine verbindet und einem Anlasser für die Brennkraftmaschine, gekenn zeichnet durch Mittel, welche im Anlassbetrieb den Zufluss von Luft aus dem Druckaustauscher zum Einlass der Brennkraftmaschine unterbinden. UNTERANSPRACHE 1.

   Anlage nach Patentanspruch, in welcher der Anlasser ein Elektromotor ist, dadurch gekennzeich net, dass die besagten Mittel ein Absperrorgan auf weisen, das in die Leitung zwischen dem Auslass stutzen der Hochdruckspülstufe und der Einlasslei- tung der Brennkraftmaschine eingesetzt ist, und dass ein an den Speisestromkreis des Anlassmotors an geschlossenes Solenoid das Absperrorgan im Anlass betrieb in Schliesslage hält. 2.

   Anlage nach Unteranspruch 1, bei welcher eine Dämpfungsvorrichtung mit dem beweglichen. Teildes Absperrorgans verbunden ist. 3. Anlage nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass in einem Frischlufteinlassstutzen, der ebenso wie die besagte Leitung an die Einlass- leitung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, ein Rückschlagventil und Drallschaufeln eingesetzt sind,

   welch letztere während des Anlasseis der durch strömenden Luft einen Drall erteilen und durch den dadurch im Bereich des Überganges vom Frischluft einlassstutzen in die Einlassleitung erzeugten Druck- gradIenten bewirken, dass nur diese Luft zur Brenn kraftmaschine gelangt,

   wogegen im Normalbetrieb die durch die Leitung vom Druckaustauscher kom mende Luft durch das hinter den Schaufeln an geordnete Rückschlagventil gezwungen wird., zur Brennkraftmaschine abzuströmen.