Abdichtungseinrichtung an Kreiskolbenmasehinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ab dichtungseinrichtung an mit umlaufendem Widerlager versehenen Kreiskolbenmaachi-. nen. Seitherige Kreiskolbenmaechinen konn ten nur mit ungefähr 5 atü Höohstbetriebs- druck arbeiten, weil sie höhere Drücke nicht genügend abdichten konnten.
Bei solchen Kreiskolbenmaschinen sollte die Abdichtung entweder ganz oder streckenweise :durch ge naues Einpassen der Teile erreicht werden, oder es waren auch an einzelnen Stellen be sondere Dichtteile, zum Beispiel Streifen, Ringe und dergleichen angeordnet oder so genannte Packungen vorhanden.
Die Abdichtung durch Feinpassung der Teile ist infolge grosser Reibung und ra schem Verschleiss unvorteilhaft und für durch das Betriebsmittel stark erhitzte Ma schinenteile unzulässig. Die Abdichtung durch besondere Dichtteile hat auch dann, wenn die Dichtteile an sich brauchbar gewe sen wären, bei den seitherigen Kreiskolben maschinen folgende Nachteile gehabt:
Eines teils waren die seither verwendeten Dicht- teile an sich nicht geeignet, sich so zusam menzusetzen bezw. aneinanderreihen zu las sen, dass eine trotz ihrer Mehrteiligkeit gas dichte Abdichtungslinie oder Dichtgrenze hätte entstehen können. Anderenteils war auch die technisch herstellbare Anbringung bezw. einfache Linienführung einer solchen Dichtgrenze infolge des Aufbaues dieser Ma schine gar nicht durchführbar.
Denn die Abdichtung einer Kreiskolben- ma:schine ist naturgemäss nur dann vollkom men, wenn es möglich ist, dort, wo bewegte Teile gegen ruhende abzudichten sind, das heisst wo aus Gründen der Wärmedehnung des Materials entsprechende Spalten vorgese hen werden müssen, druckdichte Räume durch eine lückenlose Abdichtung zu gewähr leisten, bezw. eine in allen Teilen in sich geschlossene Abdichtungslinienführung oder Dichtgrenze herzustellen, die gleichzeitig wärmedehnungszulässig, hochdrucksicher und reibungsgering ist.
Vergleichsweise so, wie ein Hubkolbenring eine bis auf seine Stoss stelle in sieh geschlossene Dichtgrenze zwi- sehen dem Hubzylinderraum und dem Kol ben bildet.
Die vorliegende Erfindung zeigt als Aus führungsbeispiele mehrere Abdichtungsein richtungen an. Kreiskolbenmaschinen mit einer lückenlosen und in sich geschlossenen Abdichtungslinienführung bezw. Dichtgrenze. Die Kreiskolbenmaschine kann sowohl als Hochdruckgebläse wie als Wärmekraftma- sohine gebaut werden, da ihre Abdichtung wärmedehnungszulässig ist. Auch bei niede ren Drehzahlen werden Pump- oder Zünd drücke bis 30 atü bei einer Dichtfläohenbreite von 5 mm mit keinem grösseren Verlust als bei Hubkolben- Kolbenringabdichtung dicht gehalten.
Die Zeichnung veransehaulicht den Erfin dungsgedanken an acht Figuren betreffend die genannten Ausführungsbeispiele.
Fig. 1 zeigt den Zylinderraum 1 im Zy- linderraumgussstüok 2, 3, 4, mit .den darin ruhenden Dichtteilen und die daraus gebil dete lückenlose und in sich geschlossene Dichtgrenze bei abgehobener Zylinderraum deckscheibe 5 mit Kolbenkörper 7.
Fig. 2 zeigt eine Doppelmaschine als Ben- zinmoto@r bei weggelassenen Zylinderraum- deckscheiben und grösstenteils weggeschnitte nem zweiten Zylindercq issstück 3.1, um die Abdichtung der Gassteuerung, die durch zwei Dichtkörper 25 und 45 bewerkstelligt wird, sichtbar zu machen.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Doppelmaschine unter Weglassung der Zahn räder und einer Zylinderraumdeekecheibe. Sie lässt die Anformung :des Stirnflächen dichtrandes 25'.des Dichtkörpers an die Vor derseite des Verdichterkolbens 7" erkennen.
Fig. 4 zeigt im Schnitt A-B der Fig. 3 unter Weglassung einer Zylinderraumboden- soheibe nebst Achse und Zahnrad die Bil dung einer Verbrennungskammer aus zwei Dichtkörpern 25 und 45, sowie den Kolben 7, der gerade den Dichtrand 25' des Dicht körpers 25 übensohleift.
Fig. "5 zeigt die aus den Nuten des Zylinderraumgussstückes herausgenommene Dichtgrenze in ihren Einzelteilen, den gebo- genen, winkeligen und geraden Streifen 11, 11' und 11", den Walzen 12, .den Schrauben federn 35 und den Blattfedern 36.
Fig. 6 und 7 zeigen starre Dichtränder 70, 71, 72 und 73 und die Verbindung der starren Dichtränder durch federnde Dicht teile 11' und 12; ferner die Versohiebbar- keit und Drehbarken des Zy linderraumguss- stüokes und die Verschiebbarkeit der Zylin- ,derraumbodenscheibe 8 gegen die Zylinder raumdeckseheibe 5.
Fig. 8a und 8u zeigen in zwei verschie denen Ansichten und Fig. 8c und 8d im Schnitt nach A-B bezw. nach C-D in Fig. 8a einen der für die Bildung der Ver brennungskammer vorgesehenen Dichtkörper, sowie die Zuführung des Kühlwassers und die Verwendung der Kühlwasserleitungen als Federung.
An Stelle des bekännten Zylinders der Hubkalbenmaschine hat die Kreiskolbenma- sohine einen ringförmigen Raum 1 von vier eckigem Querschnitt. Drei Seiten dieses Zy linderraumes 1 werden durch ein mit Kühl mänteln versehenes Gussstüok gebildet, näm lich durch die eine ebene Stirnseite (die Zy- linderraumgrundplatte 2), durch die Ring wand mit dem grössten Durchmesser (die äu ssere Zylinderraumwand 3)
und durch die Ringwand mit .dem kleineren Durchmesser (die innere Zylinderraumwand 4). Die an dere ebene Stirnseite 5' wird durch eine krei sende Scheibe 5 gebildet, die den ringförmi gen Zylinderraum einschliesslich seiner in- nern und seiner äussern Zylinderraumwa:id- breite überdeckt. Diese Ausbildung der Scheibe 5, dass sie sowohl die innere wie die äussere Zylinderraumwand übergreift, hat folgende Vorteile: 1. Sie ermöglicht eine einfache Linien führung der Abdichtung.
2. Die Scheibe 5 liegt mit ihren Dicht flächen den Zylinderraumwänden derart ge genüber, dass jeder beliebige Abstand zwi schen Scheibe und Zylinderraumgussstück auch während des Betriebes einstellbar ist.
Bei den bekannten Kreiskolbenmasohinen übergreift die den Kolben tragende Scheibe nur die innere Zylinderraumwand während ihre zylindrische Aussenmantelfläche inner halb der zylindrischen Innenseite der Zylin- derra.umaussenwand liegt, zum Beispiel beim Enke- oder Jägergebläse, wobei naturgemäss das vorhandene Spiel zwischen den sich ring förmig um@sehliessenden zylindrischen Flä chen nach der Bearbeitung unveränderlich gegeben ist. Ausserdem wäre bei dieser Sehei benform die Linienführung der Abdichtung sehr verwinkelt und dementsprechend schwie riger durchzuführen.
Die Achse 6 dieser kreisenden Zylinder raumdeckscheibe 5 hat dieselbe Mittelaehsen- linie wie der ringförmige Zylinderraum, dementsprechend kreist die Zylinderraum deckscheibe konzentrisch über dem Zylinder raum 1. An dieser Zvlinderraumdeckscheibe 5 ist ein Kolbenträger 7 (Kolbenschaufel mit Stirnseiten 7', 7") von rechteckigem Quer schnitt befestigt und entsprechend gebogen; um im ringförmigen Zylinderraum umlaufen zu können.
Der Zylinderkopf oder Zylinder boden des Ilubmaschinenzylinders ist beim Kreiskolbenmaschinen - Zylinderraum durch eine kreisende Scheibe 8 gebildet, deren Achse 9 parallel zur Achse 6 der Zylinder raumdeckseheibe steht. Die zylindrische 3Vlan- telfläche 8' dieser Zylinderraumbodenscheihe R reicht bis an die innere Zylinderraumwand. Die Zylinderraumbodenscheibe schliesst also den Zylinderraum ab.
Die eine ebene Stirn seite 8" der Zylinderraumbodenscheibe und die den Zylinderraum zudeckende ebene Stirnseite 5' der Zylinderraumdeckscheibe liegen sich ein Stück weit überoreifend ne beneinander. Die Zylinderraumbodenscheibe hat einen grossen Ausschnitt 10, um die durchkreisen-de Kolbenschaufel 7 an sich vor bei lassen zu können. Dieser Ausschnitt ent spricht gewissermassen einer grossen Zahn lücke, während die Kolbenschaufel den Zahn darstellt.
Damit die Kolbenschaufel und der Ausschnitt immer wieder in richtigen Ein griff kommen, sind die Achsen der Zylinder raum-deckscheibe und der Zylinderraumbo- densebeibe durch Zahnräder gegenläufig ge kuppelt.
Die Vorderseite 7" und die Rückseite 7' der Kolbenschaufel, sowie der Ausschnitt 1,0 der Zylinderraumbodenscheibe sind so ge formt, dass einerseits die Kolbenschaufel mög lichst nahe an die Zylinderraumbodenscheibe herankommen kann, bevor der Ausschnitt der Zylinderraumbodenscheibe den Zylinderraum undicht macht, um die Kolbenschaufel durch laufen zu lassen, und dass anderseits hinter der Kolbenschaufel, wenn sie die Zylinder raumbodenscheibe durchlaufen hat, der Zy linderraum wieder möglichst bald von der Zylinderraumbodenscheibe dicht gemacht werden kann.
Dennoch ist es naturgemäss nicht möglich, die ganze Vorderseite bezw. Rückseite der Kolbenschaufel so nahe an die noch nicht ausgeschnittene Mantelfläche der Zylinderraumbodenscheibe heranlaufen bezw. weglaufen zu lassen, dass kein Raum zwi schen Kolbenschaufel und Zylinderraumbo- denscheibe übrig bliebe.
Dieser Raum ist also der "schädliche Raum" der Kreiskol- benmaschinen. Durch entsprechende Massver hältnisse der verschiedenen Maschinenteile gelingt es, diesen schädlichen Raum zumal in Anbetracht des langen Kreiskolbenhubweges klein zu halten.
Die vorstehend beschriebene und zeichne risch dargestellte Art einer Kreiskolbenma- schine ist nur ein Ausführungsbeispiel inso fern, als die konstruktive Änderung der Ma schine nicht unbedingt eine Änderung auch der Abdichtungseinrichtungen erforderlich macht. Solange die Konstruktion die An bringung einer in sich geschlossenen, im Zy- linderraummateria.l ruhend eingebauten lük- kenlosen Abdichtungslinienführung ermög licht, wird das Wesen der Erfindung nicht beeinträchtigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Ab dichtung der Maschine folgendermassen be werkstelligt. Das Zylinderraumgussstück trägt eine in sich geschlossene Dichtgrenze. Diese Dichtgrenze oder gasdichte Abdich tungslinie zieht sich -erstens die Zylinder raumränder entlang, also zwischen innerer Zylinderraumwand und Zylinderraumdeck- scheibe und zwischen äussere Zylinderraum wand und Zylinderraumdeckscheibe, zweitens um das Zylinderraumende herum, also zwi schen Zylinderraumgussstück und Mantel fläche der Zylinderraumbodenscheibe (16- 18-19-20),
.drittens noch innen in den Zy linderraum hinein, um zwischen Zylinder raumwänden und Kolbenschaufel abzudichten (17-21-22-15).
Diese Abdichtungslinienführung besteht nach Fig. 5 aus herausgefederten, gebogenen (11), winkeligen (11'), geraden (11") strei- fenförmigen Dichtteilen, deren Zusammen stossfugen durch walzenförmige Dichtteile 12 verschlossen werden. Da diese Dichtteile im ruhenden Zylinderraumgussstück, unterge bracht sind, ist es bei Beachtung gewisser von den Abdichtungsgesetzen bestimmter, an sich einfacher Herstellungsbedingungen mög lich, sie so zu gestalten, dass sie ohne jede ab blasende Stelle abdichten.
Auch ihre schwach anpressende Federung kann ausserhalb des Wirkungsbereiches des Gases angebracht werden. Weitere Vorteile einer solchen, im ruhenden Zylindermaterial eingebauten Dichtgrenze sind: Die herausgefederten Dichtteile sind ähn lich wie ein Iluekolbenring in der Lage, auch bei sich veränderndem Spaltabstand abdich ten zu können. Wird also zum Beispiel die Zylinderraumdeckscheibe, .die doch zugleich eine Stirnseite des Zylinderraumes darstellt, durch den Gasdruck etwas weiter von den Zylinderraumrändern- entfernt, so bleibt. die Abdichtung .dennoch erhalten.
Auch sonstige durch die Kraftabgabe vielleicht hervorgeru fene, kleinere achsiale Verschiebungen oder geringe Verkantungen (Schrägstellungen) der Dichtfläche der Zylinderraumdeckscheibe können von den herausgefederten Dichtteilen ohne Verlust der Abdichtfähigkeit und ohne grossen Reibungswiderstand mitgemacht wer den.
Falls die Dichtfläche der- Zylinderraum deckscheibe zum Beispiel .durch Wärmespan nungen in sich selbst uneben würde, so kann die Dichtgrenze, weil sie aus einzelnen Glie dern besteht, sich diesen geringen Verbiegun- gen der kreisenden Dichtfläche anschmiegen. Auch für -die Abdichtung zwischen der Zy- linderraumbodenscheiben - Mantelfläche und dem Zylinderraumende gelten sinngemäss diese Abdichtungsfähigkeiten der Dicht ,grenze.
Die durchschnittlich 5 mm breiten Dicht flächen der Dichtteile ergeben nur eine kleine dauernde Gesamtgleitfläche, so dass die Ölrei- bung und damit der Reibungsverlust über haupt sehr gering bleibt.
Da die Kolbenschaufel so lang ist wie der nutzbare Zylinderraumweg, so war es mög lich, mit der Zylinderraumdichtgrenze auch zugleich die Kolbenschaufelabdichtung vor zunehmen. Die Kolbenschaufel wird also ähnlich wie ein Plungerkolben .durch im Zy lindermaterial ruhende Dichtmittel abge dichtet. Zumal bei den hohen Drehzahlen der Maschine ist es ein wesentlicher Vorteil, wenn die kreisende Kolbenschaufel selbst keine herausgefederten Dichtteile trägt, deren zentrifugale Entlastung usw. nur sehr schwierig durchzuführen wäre.
Die ruhenden Dichtteile können aus be liebig weichem Material hergestellt werden, so dass bei entsprechend hartem Material der kreisenden Maschinenteile der Verschleiss sieh für lange Zeit nur an den billigen kleinen Dichtteilen auswirken wird.
Weil die Oberfläche des Zylinderraum- "U von keinen gleitenden oder abdieh- tenden Teilen beansprucht wird, genügt ein sauberes Ausdrehen des Zylinderraumes als Bearbeitung, und das Zylinderraumgussstück selbst kann auch aus Leichtmetall hergestellt werden. Die Kühlung der im Zylinderraum gussstück untergebrachten Dichtgrenze ist wirkungsvoll und einfach durchführbar.
Bei manchen Ausführungsarten, zum Bei spiel bei sehr kleinen Maschinen können die tierausgefederten Dichtteile in der Linien führung an den Stellen 17-18, 15-16 und 18-19-20-16 durch direkt aus dem Material des Zylinders herausgearbeitete starre Dicht ränder ersetzt werden. Die Verbindung zwi schen den Enden dieser starren Dichtränder erfolgt durch herausgefederte Dichtteile, wie sie bereits beschrieben wurden, und zwar ab gewinkelt quer durch den Zylinderraum an der Stelle 17-21-22-15.
Damit die Abdich tung trotzdem reibungsgering und wärme dehnungszulässig bleibt, darf dann das Zy- linderraumgussstüek nicht mehr starr gela gert werden, sondern muss achsial (Pfeil 13) an die Zylinderraumdeckscheibe 5 und tan- gential (Pfeil 14) an die Mantelfläche der Zylinderraumbodenscheibe angepresst werden können. Dabei kann das abdichtende An liegenbleiben des Zylindergussstückes zwecks Erreichung eines möglichst geringen Rei bungsverlustes auf verschiedene Arten be werkstelligt werden.
Ein Ausführungsbei spiel zeigt,die Fig. 6 und 7. Die dem Drueli:- mittel ausgesetzten Kölbchen 61 und 67 über tragen mittelst der durch leichte Federn 63 und 69 beeinflussten Hebel 65 und 68 den auf die innern Stirnseiten der Kölbchen wirken den Druck über die Zahnsegmente 81, 85 und 83, 84, 87 auf das Zylinderraumgussstücle, wobei die Hebelübersetzung so gewählt wird.
dass ein Druckausgleich zwischen den kleinen der genannten Kölbchenflächen und den gro ssen. auseinanderpressenden, den Zylinder raum begrenzenden Flächen entsteht. An pressend wirkt dann also nur noch .die ge ringe Anpressung durch die Federn, die wäh rend den drucklosen Takten gleichzeitig die Bildung eines zu dicken Ölfilms verhindern soll.
Die Dichtgrenze .dichtet die Kreiskolben- ma.schine bis auf die Stelle ab, an der die Zylinderraumdeckscheibe 5 und die Zylinder raumbodenscheibe 8 mit ihren Stirnseiten 5' und 8" aneinanderliegen. Damit nun die bei den sich übergreifenden Scheiben seitendicht aneinander gleiten, ist die Zylinderraum bodenscheibe achsial (Pfeil 24 in Fig. 6) ver- gcbiebbar angeordnet.
Zur Verminderung der Ölreibung ist .die Stirnseite der Zylinder raumbodenscheibe bis auf einen schmalen, äussern Dichtrand 8" etwas ausgespart bezw. vertieft worden. Der im Zylinderraum herr schende Gasdruck kann, um die Zylinder- ra.umbodenscheibe achsial zu verschieben, nur eine geringe Kraft ausüben,
da ihm als Angriffsfläche in dieser Richtung nur der Fugenaussenrand des Ölfilms zwischen der ebenen Dichtfläche der Zylinderraumdeck- scheibe und dem ebenen Dichtrand der Zy- linderraumbodenscheibe zur Verfügung steht.
Dabei ist zu beachten, dass nicht die ganze Stirnfläche bezw. der ganze Stirnflächen dichtrand der Zylinderraumbodenscheibe vom Gasdruck in achsialer Richtung beansprucht wird, . sondern lediglich ein zylinderraum- breites Stück ihres ebenen Dichtrandes 8".
Das abdichtende Anliegenbleiben des Dicht randes 8" der Zylinderraumbodenscheibe an der Zylinderraumdeekscheibe bezw. an deren Dichtfläche 5' kann wie beim Zylinderraum- 01 mit einem Druckkölbchen 62 über den Hebel 66 und die Zahnsegmente 82, 86 über ein Druckkugellager 88 erreicht werden. Die radiale Gasdruckbelastung, die auf die als Zylinderraumbodenfläche dienende Man- teinäche der Zylinderraumbodenscheibe wirkt,
wird von den Kugellagern ihrer Achse aufgenommen.
Als Doppelmaschine kann die Kreiskol- benmasohine zum Beispiel ein Benzinmotor sein (Fig. 2 und 3). Auf einer gemeinsamen Achse 6 sitzen zwei Zylin.derraumdeckschei- ben. Zwischen ihnen befinden sich zwei Zy linderräume 1 und 31, deren Gussstück mit den Zylinderraumgrundplatten 2 und 32 an einander liegen. Jeder Zylinderraum hat eine Zylinderraumbodenscheibe 8 und 38 mit ei gener Achse 9 und 39.
Diese Zylinderraum bodenscheiben 8 und 38 sind so. angeordnet und mit der @ylinderraumdeckscheibenachse 6 durch Zahnräder gekuppelt, dass, wenn in dem einen Zylinderraum die Kolbenschaufel im Begriff ist, in den Ausschnitt ihrer Zy- linderraumbodenscheibe einzutreten, -dann in dem andern Zylinderraum die Kolbenschau fel eben den Ausschnitt ihrer Zylinderraum- bodenscheibe verlässt. Zugleich sind die bei.
den Zylinderräume und entsprechend auch die Kolbenschaufeln auf ihrer gemeinsamen Achse in ihrer gegenseitigen Stellung derart verdreht, dass der von der Kolbenschaufelvor- derseite und der Zylinderraumbodenscheibe gebildete schädliche Raum des einen Zylin- derramnes neben -den von der Kolbenschaufel- rückseite und der Zylinderraumbodenscheibe gebildeten schädlichen Raum,
des andern Zy- linderraumes zu liegen kommt. Diese beiden schädlichen Räume können also auf dem kürzesten Wege durch die Zylinderraum- grundplatte hindurch miteinander verbunden werden. Diese Verbindung wird durch eine Verbrennungskammer hergestellt. Diese Ver brennungskammer wird von zwei Dichtkör pern 25 und 45 gebildet, die zum Schluss der Beschreibung näher erläutert sind. Der Dichtrand jedes Dichtkörpers liegt au einer Kolbenschaufel abdichtend an bezw. wird von .derselben überschliffen.
Infolge dieses Aufbaues, und dieser An ordnung ,der beiden Maschinen zueinander ist folgende Arbeitsweise möglich. Die eine Ma schine saugt an und verdichtet, die andere verbrennt und schiebt aus. Die eine zum Beispiel die untere sei Pumpmaschine, die andere Zündmaschine genannt. Angenommen, die Kolbenschaufel der Pumpmaschine hat den Ausschnitt ihrer Zylinderraumboden- scheibe durchlaufen, und die Zylinderraum bodenscheibe macht hinter ihr den Zylinder raum wieder dicht.
Demnach beginnt jetzt die Rückseite der Pumpkolbenschaufel zu saugen. Wenn diese Pumpkolbenschaufel weit genug gekreist ist, wird ihre Vorderseite zu nächst zur Mündung der Verbrennungskam mer kommen und deren Dichtrand überschlei- fen. Kaum ist dies gesehehen, so ist die Kol- benschaufelvorderseite so nahe an der Zylin- derfaumboden;gcheibe angelangt, dass diese mit ihrem Ausschnitt den Zylinderraum zu öffnen beginnt.
Dann durchläuft die Pump kolbenschaufel den Ausschnitt der Zylinder raumbodenscheibe, ohne Arbeit zu leisten. Das Spiel beginnt nun von neuem, aber die Vorderseite der Pumpkolbenschaufel ist jetzt auf die vorhin angesaugte Gasmenge getrof fen und beginnt, dieselbe in die Verbren nungskammer hinein zu verdichten.
Die im Zündzylinderraum befindliche Mündung der Verbrennungskammer wird während dieses Verdichtungsvorganges von der Zündkolben- sehaufel überschliffen bezw. zugedeckt ge- halten. Ist :die Verdichtung beendigt, dann überachleift die Pumpkolbenschaufel, wie oben .geschildert, die im Pumpzylinderraum befindliche Verbrennungskammermündung. Das Gemisch wird in der Verbrennungskam mer entzündet.
Die Zün.dkolbenschaufel hat inzwischen .den Ausschnitt ihrer Zylinder- raumbodens:cheibe durchlaufen, und der Zündzylinderraum wird hinter ihr durch die Zylinderraumbodenscheibe abgedichtet.
Jetzt beginnt die Rückseite der Zündkolbenschau- fel die Verbrennungskammermündung freizu. geben, die entzündeten Gase strömen heraus und treiben die Zündkolbenschaufel weiter, um sich im Zündzylinderraum ausdehnen zu können.
Bei jeder Umdrehung saugt also die Pumpkolbenschaufelrückseite eine FrisGhgas- menge ein, und die Pumpkolbenschaufelvor- derseite verdichtet eine Gasmenge in die Verbrennungskammer hinein, während die Zündkolbenschaufelrückseite bei jeder Um drehung von einer Explosion getrieben wird,
und die Zündkolbenschaufelvorderseite eine verbrannte Gasmenge ausschiebt. Der be schriebenen Vorgang bedingt infolge der Kol- benschaufellänge und aus andern Gründen, dass ein Arbeitshub rieht die ganze Zylinder raumweglänge (siehe nachfolgende Defini tion) von einem bis zum andern Zylinder raumende haben darf.
Vielmehr beträgt die Länge eines Arbeitstaktes ungefähr zwei Drittel des: gesamten Zylinderraumweges. Allgemein ist hierbei in Betracht zuziehen, dass sich bei der seitherigen, raschlaufenden Hubkolbenmaschine Zylinderdurchmesser und Hubgrösse durchschnittlich wie 1:1 bis 1 : 1,5 verhalten.
Bei der vorliegenden Kreis kolbenmaschine hingegen verhalten sieh Zy- lin:derraumdurchmesser und nutzbarer Zylin- derraumweg wie 1 : 3 bis 1 :
4, wobei unter Zylinderraumdurchmesser die radiale, Tiefe des viereckigen Zylinderraumquerechnittes, also der Abstand zwischen den beiden Ring wänden, unter nutzbarem Zylinderraumweg die Länge des Kreisbogens zu verstehen ist, die sieb. zwischen dem Öffnen der Verbren nungskammer durch die Kolbenrückseite und dem Herauslaufen der Kolbenrückseite aus der Abdichtungslinie 15-22-21-17 ergibt.
Besondere Steuerteile sind nicht vorhan den. Ansaugen und Auspuffen geschieht durch entsprechende Öffnungen in den be treffenden Zylinderraumwä.nden. Durch diese von den Kolbenschaufeln bewirkte Steuerung des Übersehubee sind jegliche "Kurzzeiten" vermieden, wie sie beispielsweise der gewöhn liche Hubkolbenzweitaktmotor beim Einlas sen, Spülen und Ausschieben als für hohe Drehzahlen nachteilig aufweist. Obwohl die Maschine gewissermassen im Zweitakt arbei tet, sind ungeschmälerte Viertaktzeiten vor handen. Während einer vollen nutzbaren Weglänge wird angesaugt.
Während einer vollen nutzbaren Weglänge wird in die Ver brennungskammer hineinverdichtet, genau wie in den Zylinderkopf eines Hubkolben viertaktmotors. Während der vollen nutzba ren Weglänge drückt das sieh entspannende Gas hinter der Zündkolbenschaufel her. Beim Ausschieben findet sogar zuerst längere Zeit Freiauspuff statt, bevor die. Kolbenschaufel die drucklosen Gasreste zwangsläufig aus treibt. Auch die Verbrennungskammer hat nach Beendigung des Ausdehnungstaktes bis zu Beginn des neuen Verdichtungstaktes ge nügend Zeit zur Reinigung.
Gegen allgemeine Bedenken wegen der Verwendung einer sogenannten Verbren nungskammer ist folgendes auszuführen. Ohne die Dazwisehens.chaltung einer Verbren nungskammer, also bei sofortigem Über schub von einem Zylinderraum in den an dern, ist es ganz unmöglich, ohne Kurztakte, die nicht einem vollen Hub entsprechen, wie sie der Hubkolbenzweitakter beim Ein- und Auslass der Gase aufweist, auszukommen.
Die vollen Viertaktzeiten für alle Gasbewe gungen sind aber wohl unbedingte Notwen digkeit bei einer Maschine, deren Durch- sehnittsdrehzahlen weit über den Hiiehstdreh- zahlen seitheriger Hubkolbenmasehinen lie gen.
Auch rein verbrennungstechnische Gründe sprechen gegen eine Kreiskolbenmasehine ohne besondere Verbrennungskammer. Beim umkehrenden Hubkolben ist die Möglichkeit beliebig früher Vorzündung gegeben, ohne dass ein Absinken der Endverdichtung da .durch eintritt.
Bei der Kreiskolbenmaschine ohne Ver brennungskammer wäre dies aber nicht der Fall, weil frühestens gezündet werden könnte, nachdem die Zylinderraumboden- scheibe hinter der Kolbenschaufel den Zylin derraum zugemacht bezw. abgedichtet hat. Also bedeutet jede Zündzeit bezw. Entflam- mungsdauer ein Absinken der Endverdich- tung infolge des Weiterkreisens der Kolben schaufel.
Infolge der Verwendung einer Ver brennungskammer hat die Kreiskolbenma- schine die Möglichkeit beliebiger Vorzün- dung und kein Absinken der Endverdich- tung. Denn durch entsprechende Länge der Kolbenschaufeln kann die Anordnung getrof fen werden,.dass in der Verbrennungskammer gezündet wird,
sobald die Pumpkolbenschau- fel die Verbrennungskammermündung im Pumpzylinderraum überschliffen bezw. zuge deckt hat, während die Zündkolbenschaufel erst einige Zeit apäter -die Verbrennungskam- mermündung im Zündzylinderraum freizu geben beginnt.
Die bei der Kreiskolbenmasehine angeord nete Verbrennungskammer ist ferner durch .die mechanischen und strömungstechnischen Vorteile der mittelst Kolbenschaufeln be wirkten Übersehubsteuerung bedingt, da kein Steuerungsverfahren und kein Steuer teil für die Steuerung entzündeter Gase ge eigneter ist.
Die Kolbenschaufel hat eine grosse Ge schwindigkeit und ist ein gut kühlbarer Kör per. Sie befindet ich bereits in den Zylin derräumen, sie braucht weder ein besonderes Gehäuse, noch muss sie Steueröffnungen in sieh selbst haben, und die von ihr gesteuerte Öffnung bleibt voll geöffnet, während des beinahe ganzen Verdichtungs- oder Verbren nungstaktes.
Dadurch, dass bei der Kreiskolbenma- s.chine die Verbrennungskammer aus zwei Dichtkörpern gebildet wird, erreicht man fol gendes: Die Verbrennungskammer ist ein verbren nungstechnisch günstig geformter Raum mit gerundeten Formen und kreisrundem Mittel- querschnitt.
Die Verbrennungskammer hat nur Durch- flussquerGchnitte von praktisch gleichbleiben. dem Inhalt, also auch grosse Mündungen.
Im Zündzylinderraum konnte die ver- brennungskammermündung 29 bezw. ihr Dichtrand 25' an die Kolbenschaufelrü:ek- wand angeformt werden, um ein rasches Öff nen zu ermöglichen.
Im Pumpzylinderrauni wurde dagegen die Verbrennungskammer- mündung 49 bezw. ihr Dichtrand 45' an<B>die</B> Kolbenschaufelvorderwand angeformt, um bei der Endverdichtung bis, zuletzt durch eine möglichst grosse Öffnung Gas in die Verbren nungskammer drücken zu können.
Die als Verbrennungskammer verwende ten Dichtkörper haben eigene Kühlmäntel 27 und 47, so dass :eine :direkte Kühlung :der Verbrennungskammerwandung erfolgt, und ungekühlte bezw. überhitzte Stellen in der Verbrennungskammer nicht vorhanden sind.
Dadurch, dass die Verbrennungskammer aus zwei von sonstigen Zylinderraummaterial und untereinander unabhängigen Diehtkör- pern (25 und 45) gebildet ist, kommen viele Wärmespannungen usw. sowohl in :den Zy- linderraumgussstücken, als auch in den Ver- brennungskammerdichtkörpern in Wegfall.
Ein Dichtkörper, zum Beispiel 25, ist ein ring- oder rohrförmiger Dichtteil, der in achsialer Richtung verschiebbar ist, damit er mit einer @ Stirnfläche abdichtend anliegen kann. Seine eine Stirnfläche 25' stellt also den Dichtrand dar, der beliebig verformt werden kann, zwecks geeigneter Anpassung an Steuerungsorgane.
Seine andere Stirn fläche, die sieh innerhalb des Maschinenteils (Zylinderraumgussstück) befindet, in das der betreffende Dichtkörper eingebaut ist, muss kreisrund bleiben, :damit :das Unterteil :des Dichtkörpers zylindrisch ist, um die Anbrin- gung von Kolbenringen 28 zu ermöglichen.
Diese Kolbenringe dienen zur Abdichtung des Dichtkörpers im Einbaumaterial.' Die Abdichtung der beiden Verbrennungs kammer- bezw. Dichtkörpermündungen bezw. ihrer fugenlosen Dichtränder (25' und 45') an den Kolbenschaufeln geschieht mit schwa cher federnder Anpressung und ist hoch drucksicher, reibungsgering und wärmedeh- nungszulässig.
Wie aus Fig. 8a, Schnitt C-D ersicht- lich, werden die Zu- und Ableitungsröhrchen des Kühlermittels zur Anfederung verwen det. Die Röhrchen sind an Stelle 41 im Zy- lin.derraummaterial fest und gasdicht gela gert, können aber in den in Richtung auf den Dichtkörper genügend Spielraum bietenden Bohrungen federnd schwingen.
Die Anpressfed:ern sind ausserhalb der Wärmewirkung anbringbar. Die vom Gas druck selbst in :dichtrandanpressender R.ich- tung- ausgeübte Federkraftunterstützung ist genau beherrschbar, da die :dem Gasdruck dazu dargebotene Angriffsfläche an der Dichtkörperunterseite beliebig klein gehalten werden kann, und zwar unabhängig von den sonstigen Abmessungen des Dichtkörpers und seiner Kühlmäntel.
Die die zusätzliche Abdichtung .der Dichtkörper im Zylind@er- raumgussstückbewirkenden Kolbenringe (28 und 48) gestatten jedem Dichtkörper nicht nur die achsial:e Versühiebbarkeit, sondern auch geringe Schrägstellungen, so -dass sein Dichtrand umso sicherer am Kolbenkärper anliegen kann.
Die Verbrennungskammer - Dichtkörper können auch aus Leichtmetall- oder Bronze legierung hergestellt werden.