DE1106449B - Motorkompressoraggregat - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Motorkompressoraggregat mit je in Reihe angeordneten, aufeinander senkrecht stehenden Motoren- und Kompressorzylindern und gemeinsamer Kurbelwelle für Motor- und Kompressorteil.

Bei den bekannten Ausbildungsformen sind grundsätzlich zwei Systeme zu unterscheiden. Beim ersten greifen die Pleuelstangen der Motor- und Kompressorkolben an den gleichen Kurbelzapfen an. Hierher gehört ein Vorschlag, nach dem bei einer V-Maschine in jeder Zyliiiderreihe nebeneinander eine Spülluftpumpe und ein aus zwei Zylinderbüchsen mit gemeinsamem Verbrennungsraum bestehender Motorzylinder angeordnet sind und sämtliche Pleuel der Maschine auf eine Kurbelwelle einwirken; dem Spülpumpenzylinder der einen Zylinderreihe liegt dabei der Motorzylinder der anderen Zylinderreihe gegenüber, so daß an jeder der beiden um 180° gegeneinander versetzten Kurbelzapfen zwischen den beiden Motorpleuel ein Pumpenpleuel läuft. Die sich bei dieser Ausbildung ergebende Schwierigkeit hinsichtlich der Länge der Kurbelzapfen wird bei dem anderen Vorschlag des gleichen Systems wenigstens vermindert, nach dem die Pleuelstangen der Motor- oder Kompressorkolben mit gegabelten Pleuelstangenköpfen ausgeführt sind, so daß z. B. die Pleuelstange des Kompressorkolbens innerhalb der gegabelten Motorpleuelstange auf dem gemeinsamen Kurbelzapfen läuft. In beiden Fällen sind jedoch der Hub und damit die mittlere Geschwindigkeit der Motor- und Kompressorkolben gleich groß. Da man jedoch im Kompressorzylinder mit Rücksicht auf den vorgeschriebenen schädlichen Raum nur einen beschränkten Ventilquerschnitt unterbringt und man außerdem, um den Liefergrad des Kompressors nicht zu verschlechtern, eine bestimmte Gasgeschwindigkeit im Ventil nicht überschreiten kann, ist die Geschwindigkeit des Kompressorkolbens nach oben begrenzt. Die mittlere Kolbengeschwindigkeit liegt bei dieser Art von Kompressoren etwa bei 4,5 m/sec, und es würde somit notgedrungen auch der Motorkolben die gleiche mittlere Geschwindigkeit aufweisen, obwohl man bei unabhängiger Auslegung den Verbrennungsmotor mit einer größeren Kolbengeschwindigkeit, etwa 6 m/sec, auslegen würde.

Um trotz der kleinen mittleren Kolbengeschwindigkeit doch noch eine möglichst große Zylinderleistung zu bekommen, ist es bei diesen Motoren üblich, den Zylinderdurchmesser etwa gleich dem Kolbenhub auszuführen. Man muß hierbei eine größere thermische Belastung von Zylinderkopf und Kolben in Kauf nehmen.

Diesen Schwierigkeiten begegnet das zweite bekannte System, bei dem für Motor- und Kompressor-Motorkompressoraggregat

Anmelder:

Dipl.-Ing. Dr. techn. Hans List,
Graz (Österreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner, Berlin-Dahlem,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey,
München 22, Widenmayerstr. 49, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 1. März 1957

Dr.-Ing. Felix Lehner, Hallein, Salzburg (Österreich), ist als Erfinder genannt worden

Pleuelstangen getrennte Kurbelwellenkröpfungen mit verschiedenen Kurbelradien vorgesehen sind. Da hierbei zwischen je zwei benachbarten Kurbelzapfen Kröpfungen der Kurbelwelle liegen, führt dieses System zu größeren Baulängen und zu ungünstigerem Kraftfluß innerhalb der Kurbelwelle. Diese Schwierigkeiten treten insbesondere bei einem Ausführungsbeispiel zu Tage, bei dem Motor- und Kompressorzylinder gegeneinander um 180° versetzt sind. Dadurch, daß Motor- und Kompressorkolben in entgegengesetzter Richtung arbeiten, liegen die zugehörigen Kurbelzapfen ebenfalls diametral. Durch die damit erforderlich werdende Anordnung einer Kröpfung zwischen den Kurbelzapfen rücken die nach dem ersten System nebeneinandergelagerten Pleuelstangen um die Breite der Kröpfung auseinander, wodurch im gleichen Ausmaß auch der Abstand der Kurbelwellenlager wächst. Hierdurch entstehen beachtliche Biegemomente, deren Wirkung um so unangenehmer in Erscheinung tritt, als der Kraftfluß innerhalb der Kurbelwelle durch die Kröpfung beeinträchtigt ist. Diese Schwierigkeit vermag die im vorbeschriebenen Beispiel ebenfalls vorgesehene Maßnahme, den Durchmesser des Kurbelzapfens für die Kompressorpleuelstange größer als den für die Motorpleuelstange zu machen, nicht zu beseitigen.

Die Schwierigkeiten überflüssiger Biegungsbeanspruchung der Kurbelwelle und der Vergrößerung der Motorlänge werden nach der Erfindung dadurch behoben, daß im einzelnen bereits bekannte Ausbildungsmerkmale unter entsprechenden iVusgangsbedingungen vereinigt werden.

109' 580/99·

Die Erfindung geht im einzelnen von senkrecht zueinander liegenden Motor- und Kompressorzylindern aus; in diesem Falle können erfindungsgemäß die Kurbelzapfen für die Motor- und Kompressorpleuel-Stange unmittelbar nebeneinander in der gleichen Kröpfung der Kurbelwelle liegen. Zur Anpassung der Kolbengeschwindigkeit an die für Motor- und Kompressor unterschiedlichen Werte sind jedoch erfindunglgemäß die Radien der Kurbeln für Motor- und Kompressorpleuelstangen verschieden groß. Vorzugsweise verhalten sich die Radien der Motorkurbeln zu jenen der Kompressorkurbeln wie etwa 4:3, so daß einer mittleren Geschwindigkeit der Kompressorkolben von 4,5 m/sec eine mittlere Geschwindigkeit der Motorkolben im Bereich um 6 m/sec zugeordnet ist. Schließlich ist zur Verbesserung des Kraftfhisses und mit Rücksicht auf die sich aus dem Verhältnis der Kurbelradien ergebenden Übersetzung der an den Kurbelzapfen der Kurbelwelle wirksam werdenden Kolbenkräfte des Motor- und des Kompressorteiles des Aggregates erfindungsgemäß der Durchmesser des Kurbelzapfens für die Kompressorpleuelstange größer als der Durchmesser des Kurbelzapfens für die Motorpleuelstange. Hierdurch entfällt die sonst bei gleichen Kurbelzapfendurchmessern, aber verschiedenen Kurbelradien sich ergebende Anordnung je einer Kröpfung zwischen den Kurbelzapfen, wodurch die Beanspruchung der Welle und die Baulänge des Aggregates vermindert wird. Die Erfindung eignet sich somit besonders für mehrzylindrige Motorkompressoraggregate größerer Leistung, weil sich hierbei die ergebenden baulichen Vorteile entsprechend verstärkt auswirken.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Motorkompressoraggregat nach der Erfindung teilweise im Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 und in Ansicht in Richtung der Kurbelwellenachse ;

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1.

Das Aggregat besteht aus einer Anzahl liegender Kompressorzylinder 1 und der doppelten Anzahl vertikal stehender Motorzylinder 2 mit einem gemeinsamen Kurbelgehäuse 3. Die horizontal sich hin- und herbewegenden Kompressorkolben 4 sind mittels je einer Kompressorpleuelstange 5 an der Kurbelwelle 6 angelenkt, desgleichen die nicht dargestellten Motorkolben mittels je einer Motorpleuelstange 7. Die Motorpleuelstangen 7 greifen an Kurbelzapfen 8, die Kompressorpleuelstangen 5 an Kurbelzapfen 9 mit wesentlich größerem Durchmesser an, wobei umgekehrt der Kurbelradius 11 des Motors entsprechend größer als derjenige, 12, des Kompressors ist. Ein Kompressorzylinder übernimmt etwa die Leistung zweier Motorzylinder. Dementsprechend ist, wie Fig. 2 zeigt, nur jedem zweiten Motorzylinder ein Kompressorzylinder zugeordnet, und die Kurbelwelle weist

ίο abwechselnd Kröpfungen mit nur einem Kurbelzapfen 8 und mit zwei Kurbelzapfen 8, 9 auf. Die Kröpfungen mit zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden Kurbelzapfen 8, 9 werden von Kurbelwangen 13 gebildet, denen je ein Kurbelwellenlager 14 benachbart ist. Man sieht aus Fig. 2, daß trotz sehr unterschiedlicher Kurbelradien.ll, 12 von Motor und Kompressor durch die gleichzeitige Vergrößerung der Kurbelzapfen 9 für die Kompressoren in jeweils nur einer Kröpfung ein einwandfreier Kraftfluß in der Kurbelwelle erreicht wird.

Eine vergleichsweise Durchbrechung hat ergeben, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme gegenüber der bekannten Ausführung mit gleichen Kurbelradien bei gleicher Leistung eine Verkürzung der Baulänge und damit Verkleinerung des Gewichtes des Maschinensatzes um etwa 13°/o eintritt. Die Anlage verbilligt sich daher auch um ungefähr denselben Prozentsatz.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Motorkompressoraggregat mit je in Reihe angeordneten, aufeinander senkrecht stehenden Motor- und Kompressorzylindern und gemeinsamer Kurbelwelle für Motor- und Kompressorteil, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Kompressorpleuelstange jeweils neben der Motorpleuelstange an unmittelbar nebeneinanderliegenden Kurbelzapfen derselben Kröpfung der Kurbelwelle angreift und daß in an sich bekannter Weise der Radius der Kompressorkurbeln kleiner als der Radius der Motorkurbeln und der Durchmesser des Kurbelzapfens für die Kompressorpleuelstange größer als der Durch-

   4-5 messer des Kurbelzapfens für die Motorpleuelstange sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 244189, 904 361.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen