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Stehende Brennkraftmaschine mit Aufladeverdichter.
Stehende Brennkraftmaschinen, bei denen mit den Verbrennungszylindern gleichachsige Verdichter- zylinder vorgesehen sind, wobei die Kolben der Verbrennungs-und der Verdichterzylinder durch eine gemeinsame Kolbenstange starr verbunden sind, sind bereits bekannt. Diese Maschinen haben noch den Nachteil, dass ihre Höhe und damit ihr Gewicht im Verhältnis zur Leistung zu gross ist, und dass die
Maschine beispielsweise nicht für den Antrieb von sich in grossen Höhen bewegenden Flugzeugen geeignet ist.
Dieser Nachteil wird gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch beseitigt, dass die mit beider- seits der Verbrennungszylinderbohrung über diese hinaus geführten, nebeneinanderliegenden Verbren- nungsräumen versehenen Verbrennungszylinder und ein doppeltwirkender Kolbenverdichter derart gleichachsig angeordnet sind, dass die Druckluft von sämtlichen Verdichterräumen durch die allen Kolben gemeinsame, geführte und teilweise hohle Kolbenstange zu einem das Ende der Kolbenstange aufnehmenden
Druckrohr geführt wird.
Infolge dieser Anordnung hat die Maschine trotz der hohen Leistung eine sehr geringe Bauhöhe und ein entsprechend geringes Gewicht, da einerseits beide Verbrennungsräume auf gleicher Höhe liegen, so dass ihre Höhe in der Bauhöhe der Maschine nur einmal zum Ausdruck kommt, und da anderseits infolge der Führung der Kolbenstange und der Aufnahme der Kolbenseitendrücke durch diese Führung die Kolben selbst vom Drucke entlastet werden, so dass man ihre Höhe nicht so gross bemessen braucht, dass sie einen grossen Teil des Explosionsdruckes auf die Zylinderwand übertragen können.
Schliesslich wird bei dieser Anordnung infolge der Führung der Druckluft durch die hohle Kolbenstange noch eine weitere Verminderung der Bauhöhe erreicht, da diese Anordnung infolge des Fehlens der sonst zur Heraus- führung der Druckluft aus den Verdichterzylindern nötigen Schlitzen eine Verminderung der Bauhöhe des Verdichters mit sich bringt.
Zwecks weiterer Verminderung der Bauhöhe kann gegebenenfalls auch der obere Teil des oberen Arbeitszylinders als Verdichter ausgebildet werden und auf diese Weise entweder ein Verdichter gespart oder die Verdichtervolumen vergrössert werden, ohne an Bauhöhe zuzusetzen.
Die Kolbenstange ist in dem die Verbrennungsräume enthaltenden Zwischenstücke der Arbeits- zylinder mit einer gewöhnlichen kalibrierten Führung ohne Stopfbuchsendichtung geführt. Diese An- ordnung ist bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Maschine möglich, da die kleinen Gasmengen, die von einem Verbrennungsraum zum anderen gelangen können, hier ohne Bedeutung sind.
Der Zwischenboden ist in seiner vollen Stärke um die Kolbenstange herumgeführt, wodurch erreicht wird, dass die Kolbenstange von der hohen Verbrennungstemperatur verschont bleibt, da, wie Versuche er- geben haben, in dem geringen Spalt von etwa 3 mm Weite, wie er bei dieser Ausführung zwischen dem
Kolben und dem Zwischenboden in der Totpunktlage des Kolbens übrig bleibt, keine Verbrennung statt- findet, so dass hiedurch gerade der empfindlichste Teil der Konstruktion, nämlich die Vereinigung des Kolbens mit der Kolbenstange, gegen die hohe Temperatur geschützt ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 und 1 a zeigen einen lotrechten Schnitt durch die Maschine, die Fig. 2 und 3 die Druckausgleichseinrichtung am Ver- dichter.
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Die. beiden Arbeitszylinder 1 und 2 sind so angeordnet, dass die seitlich herausgeführten Verbren- nungsräume 3 und 4 zwischen den beiden Zylindern nebeneinander liegen. Die Arbeitskolben 5 und 6 sitzen auf einer gemeinsamen Kolbenstange 7, die in dem die Zylinderköpfe enthaltenen Zwischenstücke 8 mit der Führungsbüchse 9 geführt ist.
Der obere Teil 10 des Arbeitszylinders 2 ist als Verdichter ausgebildet, indem im Zylinderboden 11 dieses Zylinders selbsttätige Saugventile 12 und im oberen Teil des Arbeitskolbens 6 ebenfalls selbsttätige Druckventile 13 vorgesehen sind. Im Arbeitskolben 6 ist ein Druckraum 14 angeordnet, von dem die Druckluft durch die Schlitze 15 in den hohl ausgebildeten Teil 16 der Kolbenstange 7 gelangt.
Über dem oberen Arbeitszylinder 2 ist ein doppeltwirkender Verdichter 17 angeordnet, der an dem Arbeitszylinder mittels Schrauben 18 befestigt ist. Die Ansaugventile 19 und 20 der beiden Verdichterseiten sind in den entsprechenden Verdichterzylinderböden 21 und 22 angeordnet, wogegen die Druckventile 23 und 24 in den beiden Seiten des Kolbens 25 des Verdichters sitzen, so dass für ihre Steuerung die Massenbeschleunigung des hin und her gehenden Verdichterkolbens benutzt wird und infolge der auf diese Weise erzielten grossen Ventilquerschnitte die Pumpenverluste sehr gering werden.
Der Verdichterkolben 25 sitzt auf der hohlen Kolbenstange 16, die in ihrem oberhalb des Kolbens gelegenen Teil 26 entsprechend der durch den doppeltwirkenden Verdichter geförderten Druckluftmenge einen stark vergrösserten Querschnitt besitzt. Im Verdichterkolben ist ein Druekraum 27 vorgesehen, aus dem die Druckluft durch die hohle Kolbenstange 26 zu dem das Ende der Kolbenstange aufnehmenden Druckrohrstutzen 28 geführt wird.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Kolbenseitendrüeke durch die Führung aufgenommen, so dass die in dem Kolben vorgesehenen Ventile vor Deformation durch Druck bewahrt bleiben. Diese Ausführung ermöglicht auch die Herstellung der Kolben und der Zylinderbüehsen aus Leichtmetall, wobei die Büchsen zwecks guter Führung der Kolbenringe mit eingegossenen Stahlschienen versehen sind. Die Kolben und die dazugehörigen Leichtmetallbüchsen dehnen sich gleichmässig aus, so dass ein vorgesehenes kleines Kolbenspiel dauernd erhalten bleibt und ein Klemmen und Festfressen der Kolben nicht eintreten kann.
Der Ventilkopf 29 der Arbeitszylinder ist doppel-T-förmig ausgebildet und mit vier Ventilen 30, M, 32 und 33 versehen, von denen die Ventile 30 und 31 sowie 32 und 33 einander gegenüberliegen. Die einander gegenüberliegenden Ventile werden durch die in der Mitte zwischen den beiden Ventilen angeordneten gemeinsamen Nockenwellen 34 und 35 mittels der doppelarmigen Hebel 36 gesteuert, wodurch sich eine grosse Einfachheit der gesamten Steuerung ergibt. Die Verbindung zwischen dem Ventilkopf und den Arbeitszylindern bzw. dem Kurbelgehäuse 37 erfolgt durch innerhalb der Steuerung am Ventilkopf vorgesehene, nicht gezeichnete Bolzen.
Der doppel-T-förmig ausgebildete Ventilkopf nimmt die in der Maschine infolge der Explosion und der Massenbeschleunigung der Kolben entstehenden Zugkräfte allein auf, so dass die gegebenenfalls in einer zusammenhängenden Reihe gegossenen Arbeitszylinderbüchsen von Zugkräften entlastet werden, wobei ihre Lage durch den Ventilkopf gesichert wird. Die Zylinder können dementsprechend schwächer ausgeführt werden, wodurch das Gesamtgewicht der Maschine weiter herabgesetzt wird.
Je eines der einander gegenüberliegenden Ventile, vorzugsweise die Einsaugventile 31 und 32, sind in je einer in den Ventilkopf einschraubbaren Büchse 83 gelagert, deren Weite genügend gross bemessen ist, um den Einbau des gegenüberliegenden Ventils 30 bzw. 33 zu ermöglichen.
In grossen Höhen werden sämtliche Kompressorräume zur Aufladung der Arbeitszylinder ver-
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Totpunkt der Verdichter vorgesehene Druckausgleichsorgane gemäss Fig. 2 und 3 geblasen wird. Zu diesem Zwecke sind federbelastete Schiebersegmente 43 vorgesehen, durch welche die in der Zylinder- wand vorgesehenen Schlitze 44 überdeckt oder freigegeben werden. Diese Organe werden entweder von Hand oder selbsttätig mittels eines gewöhnlichen Regelungshebels für eine bestimmte Höhe einge- stellt und durch sie wird die Luft angesaugt und, da die Schlitze einen geringeren Widerstand bieten als die Druckventile, auch wieder hinausgeschoben. Dadurch entsteht das sogenannte Pendeln der
Luft im Verdichterraum.
Für den Fall nun, dass die Unterbringung solcher Druckausgleichsorgane mit genügend grossen Durchgangsquerschnitten aus konstruktiven Gründen Schwierigkeiten bereiten sollte, sind in den Ansaug-und Druckrohren Drosselklappen vorgesehen, um eine Pendelung der Luft ohne Ent- stehung einer Vakuumleitung zu gewährleisten.
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