DE3546373A1 - Hydrodynamischer antrieb durch einen zweitakt-dieselmotor mit gegenlaeufigen freikolben und hydropumpe - Google Patents

Hydrodynamischer antrieb durch einen zweitakt-dieselmotor mit gegenlaeufigen freikolben und hydropumpe

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Description

Die Erfindung betrifft den hydrodynamischen Antrieb durch einen Zweitakt-Dieselmotor mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe, bei dem nach Patentanmeldung P 35 21 333.7 die Hubbewegung der Freikolben durch das von der Hydropumpe geförderte Druckwasser mit einer Freistrahlturbine in Drehbewegung übertragen wird. Der in der Rücklaufleitung zur Hydropumpe erforderliche Vordruck wird in dem geschlossenen Gehäuse der Freistrahlturbine durch Druckluft gehalten. Diese Gegendruck-Freistrahlturbinde besteht aus einem Gehäuse mit einem oder zwei getrennten Druckwasser- Kanälen für insgesamt zwei oder vier Düsen, den unten liegenden Anschlüssen mit Tauchstücken für die Rücklaufleitung, dem Lagerdeckel und dem Laufrad mit doppelt gelagerter Welle.
Bei der einfachen, robusten und gedrängten Bauart sind bei hohem Förderdruck und hoher Drehzahl die Abmessungen klein und die Leistungsgewichte niedrig.
Durch die Tauchstücke sind diese Gegendruck-Freistrahlturbinen für Schieflagen bis zu 50° geeignet.
Bei einem Förderdruck von 200 bar können z. B. Gegendruck-Freistrahlturbinen mit einem mittl. Laufraddurchmesser von 106 mm und zwei Düsen bei einer Drehzahl von 17 000 min-1 Leistungen von 80 bis 250 kW übertragen. Mit vier Düsen kann eine Leistung von 500 kW übertragen werden.
Für eine kurze Bauart des hydrodyn. Antriebes ist die Querlage des Dieselmotors günstiger als die Längsachse. Der hydrodyn. Antrieb für ein Kraftfahrzeug besteht aus einem querliegenden Zweitakt- Dieselmotor mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe je zwei Druck- und Rücklaufleitungen und einer Gegendruck-Freistrahlturbine, die über ein Wechselgetriebe mit dem Ausgleichgetriebe verbunden ist. Für das Bremsen wird ein mit dem Wechselgetriebe verbundener Stromerzeuger vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß erfolgt die Regelung der von der Fördermenge und der Belastung abhängigen Turbinen-Drehzahl bei konst. Düsen durch Regelung der Einspritzmenge des Dieselmotors.
Diese Regelung hat gegenüber der bekannten Drehzahlregelung bei Freistrahlturbinen durch Verstellung der Düsennadeln die Vorteile, daß eine Verstelleinrichtung mit Düsennadeln nicht erforderlich ist, und daß die Druckverluste in den freien Düsen niedriger sind als in Düsenspalten. Mit niedrigeren Druckverlusten in kleinen freien Düsen ist die Gegendruck-Freistrahlturbine auch für kleinere Leistungen geeignet.
Erfindungsgemäß erfolgt der Leerlauf bei geöffnetem Leerlaufventil, das an einer Druckleitung angeordnet ist, weil bei konst. Düsen für die kleinste Fördermenge der Förderdruck noch zu hoch ist.
Erfindungsgemäß hat die Gegendruck-Freistrahlturbine zwei getrennte Druckkanäle mit einer Querverbindung und einem dahinter liegenden Absperrventil, das bei Teilbetrieb geschlossen ist, damit der Antrieb durch die Teil-Fördermenge in einem Druckkanal auch mit hohem Förderdruck erfolgen kann.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt:
Blatt 1 Anordnung einer Gegndruck-Freistrahlturbine und eines Dieselmotors in Längsstellung
Blatt 2 Anordnung einer Gegendruck-Freistrahlturbine und eines Dieselmotors in Querstellung
Blatt 3 Querschnitt einer Gegendruck-Freistrahlturbine mit einem Druckkanal
Blatt 4 Längsschnitt einer Gegendruck-Freistrahlturbine mit einem Druckkanal
Blatt 5 Querschnitt einer Gegendruck-Freistrahlturbine mit zwei Druckkanälen
Blatt 6 Längsschnitt einer Gegendruck-Freistrahlturbine mit zwei Druckkanälen
Nach Blatt 1 ist die Hydropumpe 3 des in Längsstellung angeordneten Zweitakt-Dieselmotors 1 mit gegenläufigen Freikolben durch die Druckleitungen 11 und die Rücklaufleitung 12 mit der Gegendruck- Freistrahlturbine 100 verbunden.
Nach Blatt 2 ist die Hydropumpe 3 des querliegenden Dieselmotors 1 durch zwei Druckleitungen 11 und zwei Rücklaufleitungen 12 mit der Gegendruck-Freistrahlturbine 100 verbunden.
Bei Kraftfahrzeugen kann bei dieser kurzen Bauart die mit dem Wechselgetriebe W verbundene Gegendruck-Freistrahlturbine 100 über dem Ausgleichsgetriebe A angeordnet sein.
Außerdem kann die Kraftübertragung zwischen dem Wechselgetriebe und dem Ausgleichsgetriebe durch eine Gelenkwelle erfolgen.
Nach Blatt 3 bis 6 besteht die Gegendruck-Freistrahlturbine 100 aus dem Gehäuse 101 mit einem oder zwei Druckkanälen K mit insgesamt zwei oder vier Düsen D, dem Lagerdeckel 102, dem Laufrad 103 mit der kurzen, doppelt gelagerten Welle 104.
Da bei der paarweisen Anordnung der Düsen das Laufrad nur Drehmomente überträgt, sind die Reibungsverluste in den Lagern sehr klein.
Bei der axialwirkenden Gleitringdichtung läuft der sich mit der Welle drehende Gleitring 110 gegen den im Gehäuse elastisch gelagerten, ruhenden Drichtring 111 an.
Die Düsen haben eingeschraubte verschleißfeste Einsätze 108. Die unten an dem Gehäuse angeordneten Rücklaufanschlüsse haben Tauchstücke T, die nach innen verlängert sind, damit bei Schieflagen bis zu 50° die Öffnungen im Wasser bleiben.
Der in den Rücklaufleitungen 12 erforderliche Vordruck wird durch Druckluft in dem geschlossenen Gehäuse 101 der Gegendruck- Freistrahlturbine gehalten.
Bei schwacher Belastung wird bei Vierzylinder-Dieselmotoren durch Teilbetrieb des Dieselmotors und der Turbine Kraftstoff gespart. Die Schaltung des Teilbetriebes erfolgt bei Fahrzeugen von Hand und bei Stromerzeugung autom. durch den Förderdruck der Hydropumpe.
Bei Fahrzeugen wird der mit dem Wechselgetriebe W verbundene Stromerzeuger S mit dem Bremspedal für eine elektr. Bremsung eingeschaltet.
Leerlauf und Schalten des Wechselgetriebes erfolgen bei geöffnetem Leerlauf-Ventil.
Das Anfahren erfolgt ohne Getriebeschaltung durch Einspritzregelung mit dem Fahrpedal.
Die von dem Förderdruck abhängige Beschleunigung verläuft weich, weil das Laufrad der Gegendruck-Freistrahlturbine hierbei Schlupf hat. Nach der Beschleunigung sind die Schlupfverluste sehr klein. Das Leerlaufventil 13 ist an einer Druckleitung 11 angeordnet und wird durch das Fahrpedal geschaltet.
Für den Teilbetrieb bei Vierzylinder-Dieselmotoren hat die Gegendruck- Freistrahlturbine zwei getrennte Druckkanäle K und die beiden Druckleitungen 11 haben eine Querverbindung L, hinter der ein Absperrventil 14 angeordnet ist, damit der Antrieb nur durch einen Druckkanal auch mit hohem Förderdruck erfolgen kann.
Die Regelung der von der Fördermenge und der Belastung abhängigen Turbinen-Drehzahl erfolgt bei konst. Düsen durch Regelung der Einspritzmenge des Dieselmotors.
Bei konst. Düsen sind Kolbengeschw. des Dieselmotors, Fördermenge und Förderdruck der Hydropumpe, und Düsengeschw. und Drehzahl der Gegendruck-Freistrahlturbine von der Einspritzmenge des Dieselmotors abhängig. Außerdem ist die Turbinen-Drehzahl von der Belastung abhängig. Bei der gleichen Düsengeschw. steigt die Turbinen-Drehzahl somit bei fallender Belastung an und das Drehmoment wird kleiner.
Bei der einfachen, robusten und gedrängten Bauart ist die Gegendruck- Freistrahlturbine auch für kleine Leistungen und für Fahrzeuge geeignet, und hat bei hohem Förderdruck und hoher Drehzahl kleine Abmessungen und ein niedriges Leistungsgewicht.
Für einen Förderdruck von 200 bar sind die Drehzahlen des Laufrades mit einem mittl. Durchmesser von 600 mm etwa 3000 U/min und bei 106 mm etwa 17 000 U/min.
Mit vier Düsen können hierbei durch das große Laufrad bis zu 16 000 kW und durch das kleine Laufrad bis zu 500 kW übertragen werden.

Claims (3)

1. Hydrodynamischer Antrieb durch einen Zweitakt-Dieselmotor (1) mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe (3), bei dem die Hubbewegung der Freikolben durch das von der Hydropumpe geförderte Druckwasser mit einer Gegendruck-Freistrahlturbine (100) in Drehbewegung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Freistrahl-Turbine zwei oder vier paarweise angeordnete konstante Düsen hat, damit die Regelung der von der Fördermenge und der Belastung abhängigen Turbinen-Drehzahl durch Regelung der Einspritzmenge des Dieselmotors erfolgt.
2. Hydrodynamischer Antrieb durch einen Zweitakt-Dieselmotor mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckleitung (11) ein Leerlaufventil (13) angeordnet ist, das bei Leerlauf geöffnet wird, weil bei konst. Düsen für die kleinste Fördermenge der Förderdruck noch zu hoch ist.
3. Hydrodynamischer Antrieb durch einen Zweitakt-Dieselmotor mit gegenläufigen Freikolben und Hydropumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruck-Freistrahlturbine für den Teilbetrieb eines Vierzylinder-Dieselmotors zwei getrennte Druckkanäle (D), und die Druckleitungen (11) eine Querverbindung (L) mit einem dahinter liegenden Absperrventil (14) haben, damit bei Teilbetrieb bei geschlossenem Absperrventil mit einem Druckkanal die halbe Leistung erreicht wird.
DE19853546373 1985-12-31 1985-12-31 Hydrodynamischer antrieb durch einen zweitakt-dieselmotor mit gegenlaeufigen freikolben und hydropumpe Withdrawn DE3546373A1 (de)

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