DE102006058285A1 - Pressure chamber, especially a motor combustion chamber, has a transparent ring-shaped mantle section tensed by fluid pressure for visual monitoring of combustion and chemical reactions - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckkammer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur optischen Überwachung einer Druckkammer bzw. einer Brennkammer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Verfahrensanspruchs.The The invention relates to a pressure chamber having the features of the preamble of claim 1 and a method for optical monitoring a pressure chamber or a combustion chamber with the features of the preamble of the independent Method claim.
Für die Optimierung von unter hohem Druck ablaufenden Prozessen ist in vielen Fällen eine optische Überwachung unumgänglich. Dies betrifft insbesondere die Optimierung von motorischen Verbrennungsprozessen und chemischen Reaktionen, die zur Überwachung und Kontrolle optisch zugänglich gemacht werden müssen. Die optische Überwachung wird jedoch dadurch erschwert, dass die unter hohem Druck ablaufenden Prozesse in der Regel in einem Druckbehälter oder in einem Brennraum stattfinden. An die Dimensionierung und Festigkeit der Druckbehälter und Brennräume werden hohe Anforderungen gestellt, da diese durch die im Inneren vorherrschenden hohen Druckkräfte erheblich belastet werden.For the optimization of high pressure processes is in many cases one optical monitoring unavoidable. This concerns in particular the optimization of engine combustion processes and chemical reactions necessary for monitoring and control optically accessible must be made. The optical monitoring However, this is made more difficult by the fact that the running under high pressure Processes usually in a pressure vessel or in a combustion chamber occur. To the sizing and strength of the pressure vessel and combustion chambers High demands are made, as these are due to the inside prevailing high pressure forces be charged significantly.
Stand der TechnikState of the art
Um
einen Hochdruckprozess optisch zugänglich zu machen, muss zumindest
ein Teil der Wandung des Druckbehälters bzw. Brennraums aus einem
optisch durchlässigen
Medium ausgeführt sein.
Hierdurch entsteht ein sog. „optisch
zugänglicher
Druckbehälter" bzw. ein „optisch
zugänglicher Brennraum". Zur Anwendung kommt
hierfür
meist Quarzglas, das aus reinstem Siliziumdioxid besteht. Eine derartige
Fensteranordnung an einer Brennraumwand geht bspw. aus der
Eine
Brennkraftmaschine mit transparentem Zylindermantel geht weiterhin
aus der
Da die Temperaturdehnung des Motorenbauteile aus Stahl um ein Vielfaches (ca. um den Faktor 20) höher ist als die von Quarzglas, müssen bei der Konstruktion der optisch transparenten Motorenteile die unterschiedlichen Ausdehnungen berücksichtigt werden, da die ansonsten auftretenden Temperaturspannungen im spannungsempfindlichen Glas zu Problemen führen können.There the temperature expansion of the engine components made of steel many times (about 20 times) higher is required as that of quartz glass the construction of the optically transparent engine parts the different Extensions taken into account because of the otherwise occurring temperature stresses in the voltage-sensitive glass cause problems can.
Ein weiteres praktisches Problem besteht in der Ablagerung von Verbrennungsrückständen an allen Oberflächen der Brennräume, wodurch die transparenten Abschnitt nach sehr kurzer Zeit einen Belag aufweisen, der die optische Qualität reduziert bzw. weitere Beobachtungen unmöglich macht. Ab einem bestimmten Verschmutzungsgrad des Glases muss ein Versuch unterbrochen und das Glas gereinigt werden, um die Transparenz wieder herzustellen.One Another practical problem is the deposition of combustion residues all surfaces the combustion chambers, making the transparent section a very short time Have coating that reduces the optical quality and other observations impossible power. From a certain degree of contamination of the glass must be Try to break and clean the glass for transparency restore.
Aufgabenstellungtask
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Druckkammer zur Verfügung zu stellen, bei der unterschiedliches Temperaturdehnungsverhalten verschiedener Wandbauteile zu keinen Problemen führen.One The first object of the present invention is a pressure chamber to disposal to provide, at the different temperature expansion behavior different wall components lead to no problems.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, Reinigungszeiten von Druck- und Brennkammern im Interesse von möglichst kurzen Unterbrechungen von Versuchsabläufen weitgehend zu minimieren.One Another object of the invention is cleaning times of Pressure and combustion chambers in the interest of shortest possible interruptions of test procedures largely to minimize.
Diese Ziele der Erfindung werden mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.These Objects of the invention are achieved with the objects of the independent claims. Features of advantageous developments of the invention will become apparent from the respective dependent ones Claims.
Eine Druckkammer mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die einen Mantelbereich und einen druckfest mit dem Mantelbereich verspannten Kopfbereich umfasst, ist dadurch charakterisiert, dass zumindest ein erster Abschnitt des Mantelbereichs mittels fluidischem Druck gegen den Kopfbereich und/oder gegen weitere Abschnitte des Mantelbereichs verspannt ist. Auf diese Weise kann zum einen ein definierter Vor spanndruck gewährleistet werden, der unter allen Betriebsbedingungen aufrecht und weitgehend konstant gehalten werden kann. Zum anderen können hierdurch Temperaturschwankungen und unterschiedliche Temperaturdehnungsverhalten jeweils unterschiedlicher miteinander verspannter Materialien kompensiert werden.A Pressure chamber with the features of claim 1, which has a cladding region and a head region clamped pressure-tight with the jacket region is characterized in that at least a first Section of the shell region by means of fluid pressure against the Head area and / or against other portions of the shell area is tense. In this way, on the one hand a defined pre clamping pressure guaranteed be upright and broad in all operating conditions can be kept constant. On the other hand, this can cause temperature fluctuations and different temperature expansion behavior respectively different be compensated with each other strained materials.
Der mittels fluidischem Druck verspannte erste Abschnitt des Mantelbereichs kann insbesondere ein ringförmiger Abschnitt des hohlzylindrisch geformten Mantelbereichs sein. Die erfindungsgemäße Druckkammer kann somit weitgehend jede denkbare Ausführungsvariante einer Druckkammer, einer Brennkammer, eines Motorbrennraums o. dgl. sein, wobei die Wand- bzw. Kammerbauteile aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, die u. U. stark unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturschwankungen haben können.Of the fluid-pressure clamped first portion of the shell region can in particular a ring-shaped Be section of the hollow cylindrical shell area. The Pressure chamber according to the invention can thus largely every conceivable embodiment of a pressure chamber, a combustion chamber, an engine combustion chamber o. The like. Be, the Wall or chamber components made of different materials can, the u. U. strongly different expansion coefficients with temperature fluctuations can have.
Die erfindungsgemäße Druckkammer hat insbesondere dann wesentliche Vorteile, wenn der fluidisch verspannte erste Mantelbereichsabschnitt zumindest teilweise optisch transparent ist. Für derartig optisch transparente Wandbauteile von Druckkammern oder Brennkammern werden insbesondere Mineralglasabschnitte bzw. Glasringe verwendet, so dass die erwähnten Vorteile besonders dann zum Tragen kommen, wenn der fluidisch verspannte erste Mantelbereichsabschnitt Glas, insbesondere Mineralglas bzw. Quarzglas aufweist bzw. vollständig aus Mineralglas bzw. Quarzglas besteht.The pressure chamber according to the invention has particular advantages, in particular, when the fluidically clamped first jacket region section at least partially optically transparent. Mineral glass sections or glass rings are used in particular for such optically transparent wall components of pressure chambers or combustion chambers, so that the fluidically strained first jacket region section comprises glass, in particular mineral glass or quartz glass, or completely made of mineral glass or quartz glass consists.
Bei sog. Transparentmotoren, bei denen Teile einer Zylindermantelfläche aus Glas gebildet sind, werden Zylinderkopf und Zylindermantel üblicherweise mittels Stahlschrauben mit dem Motorgehäuse verschraubt. Die unterschiedlichen Temperaturdehnungen der Stahlschrauben und des Quarzglases (αStahl = 21·αQuarzglas) führen zu schwankenden Schraubenvorspannkräften, die unmittelbar von der Betriebstemperatur abhängig sind. Die Vorspannkräfte sind bei niedrigen Temperaturen (z. B. Raumtemperatur) am höchsten und sinken mit steigender Betriebstemperatur ab. Die Schraubenvorspannung ist bei der Montage so zu wählen, dass auch bei hohen Betriebstemperaturen die durch unterschiedliche Temperaturdehnungen verringerte Vorspannkraft ausreicht, um den Brennraum abzudichten. Die im Betrieb des Motors nicht mehr beeinflussbare Schraubenvorspannkraft führt bei geringer Betriebstemperatur zu hoher axialer Druckkraft auf die Zylindermantelfläche, die bei einem Transparentmotor zumindest abschnittsweise durch einen Glasring gebildet ist. Bei der erfindungsgemäßen Druckkammer wird nun der Glasring nicht mehr über die herkömmlichen Spann schrauben mit dem Zylinderkopf verspannt, sondern über einen fluidisch erzeugten Vorspanndruck. Die Verspannung kann wiederum gegen den Zylinderkopf erfolgen, ist jedoch von der mechanischen Vorspannung der herkömmlichen Zylinderkopfspannschrauben entkoppelt.In so-called transparent engines, in which parts of a cylinder jacket surface are formed of glass, cylinder head and cylinder jacket are usually screwed by means of steel screws with the motor housing. The different thermal expansions of the steel screws and the quartz glass (α steel = 21 · α quartz glass ) lead to fluctuating bolt preload forces, which are directly dependent on the operating temperature. The preload forces are highest at low temperatures (eg room temperature) and decrease with increasing operating temperature. The bolt preload is to be selected during assembly so that even at high operating temperatures, the reduced by different thermal expansion preload force is sufficient to seal the combustion chamber. The no longer influenceable in operation of the engine screw biasing force leads at low operating temperature to high axial pressure force on the cylinder surface, which is at least partially formed in a transparent motor by a glass ring. In the pressure chamber according to the invention, the glass ring is no longer clamped over the conventional clamping screws with the cylinder head, but via a fluidically generated biasing pressure. The tension can in turn take place against the cylinder head, but is decoupled from the mechanical bias of conventional cylinder head tension screws.
Um dies zu realisieren, kann bspw. vorgesehen sein, dass der fluidisch verspannte erste Mantelbereichsabschnitt bzw. der Glasring an einem weiteren bzw. zweiten, linear verschiebbaren Abschnitt des Mantelbereichs anliegt. Dieser weitere bzw. zweite verschiebbare Abschnitt des Mantelbereichs ist erfindungsgemäß mit fluidisch Druck betätigbar und linear in Richtung des Kopfbereichs verschiebbar. Der zweite Abschnitt des Mantelbereichs kann bei einem Verbrennungsmotor insbesondere ein Teil des Zylinders sein, der den Glasring gegen den Zylinderkopf verspannt.Around To realize this, can be provided, for example, that the fluidic clamped first jacket portion or the glass ring on a further or second, linearly displaceable portion of the jacket region is applied. This further or second displaceable section of the Mantle region according to the invention with fluidic Pressure actuated and linearly displaceable in the direction of the head area. The second section of the jacket region can in particular in an internal combustion engine be a part of the cylinder, the glass ring against the cylinder head braced.
Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass bei vom Kopfbereich entferntem verschiebbarem zweiten Abschnitt des Mantelbereichs der gegen den Kopfbereich verspannte erste Abschnitt des Mantelbereichs von innen zugänglich ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei vom Kopfbereich entferntem verschiebbarem zweiten Abschnitt des Mantelbereichs der gegen den Kopfbereich verspannte erste Abschnitt des Mantelbereichs lösbar und entnehmbar ist. Um den Glasring an seiner brennraumseitigen Fläche von Verbrennungsrückständen reinigen zu können, ist mit der vorliegenden Erfindung ein Zugang zwischen Glasring und Zylinderkopf bzw. zwischen Glasring und Zylindermantel geschaffen, ohne dass der Zylinderkopf oder Teile des Motors demontiert werden müssen. Während bei den herkömmlichen Transparentmotoren für derartige Reinigungen der Motor teilweise demontiert und bei der Montage aufwändig justiert werden muss, kann bei der erfindungsgemäßen Druckkammer durch einfache Absenkung des Fluiddrucks ein Zugang zum Glasring geschaffen bzw. dieser vom Motor demontiert werden.A further embodiment the invention provides that displaceable away from the head area second portion of the jacket portion of the braced against the head area first section of the jacket area is accessible from the inside. In particular, can be provided that displaced from the head area displaceable second portion of the jacket portion of the braced against the head area first portion of the jacket region is detachable and removable. Around clean the glass ring of combustion residues on its combustion chamber side surface to be able to with the present invention is an access between glass ring and cylinder head or created between glass ring and cylinder jacket, without disassembling the cylinder head or parts of the engine have to. While at the conventional one Transparent motors for Such cleaning of the engine partially dismantled and in the Assembly elaborate must be adjusted in the pressure chamber according to the invention by simple Lowering the fluid pressure created access to the glass ring or These are removed from the engine.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Druckkammer einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Kopfbereich einen Zylinderkopf, der erste Mantelbereichsabschnitt ein optisch durchlässiges Fenster unterhalb des Zylinderkopfs und der fluidisch betätigbare zweite Mantelbereichsabschnitt einen Teil eines Zylindermantels bildet. Bei einer solchen Anwendung der Erfindung werden deren Vorteile besonders deutlich, da bei herkömmlichen Transparentmotoren die motorische Verbrennung bisher noch nicht bei hohen Brennraumdrücken untersucht werden kann, da die Belastbarkeit des Quarzglases nicht ausreicht. Daher können die bekannten Transparentmotoren bisher optisch nur im Teillastbereich untersucht werden. Die Untersuchung des Vollastbereichs, bei hohen Brennraumdrücken, war bisher aufgrund der begrenzten Belastbarkeit bzw. Festigkeit des Quarzglases noch nicht möglich. Die Belastbarkeit des Glases durch den Brennraumdruck wurde durch die Schraubenvorspannkräfte wesentlich reduziert. Auch die Reinigung des Glases erforderte bei herkömmlichen Transparentmotoren eine aufwändige Demontage des Zylinderkopfs sowie der gesamten Peripherie (Einlass- und Auslasskanäle, Messtechnik, Kraftstoffversorgung etc.) oder das Absenken des Zylindermantels mit jeweils anschließender aufwändiger Einstellung der Schraubenvorspannung. Hierdurch wurden die Versuchsabläufe lange unterbrochen, wobei auch eine unerwünschte Abkühlung des Motors erfolgte.According to one preferred embodiment of Invention, the pressure chamber forms a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the head portion comprises a cylinder head, the first shell portion portion an optically transparent Window below the cylinder head and the fluidic actuated second jacket portion portion a part of a cylinder jacket forms. In such an application of the invention will its advantages especially clear, as in conventional Transparent engines, the motor combustion so far not yet at high combustion chamber pressures can be examined because the capacity of the quartz glass is not sufficient. Therefore, you can the known transparent engines so far optically only in the partial load range to be examined. The investigation of the full load range, at high Combustion chamber pressures, was previously due to the limited strength or strength of the quartz glass not yet possible. The load capacity of the glass through the combustion chamber pressure was the bolt preload forces significantly reduced. The cleaning of the glass also required usual Transparent motors an elaborate Disassembly of the cylinder head and the entire periphery (intake and exhaust) exhaust ports, Measuring technology, fuel supply, etc.) or the lowering of the cylinder jacket with each subsequent complex Adjustment of the bolt preload. This made the experimental procedures long interrupted, with an undesirable cooling of the engine was made.
Diese Nachteile können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nunmehr allesamt zufriedenstellend beseitigt werden, da der fluidische Vorspanndruck auch bei Temperatur- und Druckänderungen der Druckkammer bzw. im Brennraum aufrechterhalten werden kann und insbesondere weitgehend konstant gehalten werden kann. Beim Absenken des Zylindermantels, auf dem der Glasring aufliegt, kann der Glasring wahlweise von innen gereinigt oder von seiner Auflagefläche entnommen werden. Die anschließende Justierung erfolgt vorzugsweise durch eine entsprechende Passung sowie durch die Druckbeaufschlagung mit einstellbarem fluidischem Druck, so dass unter allen Betriebsbedingungen konstante Einbauverhältnisse und Druckwerte für den empfindlichen Glasring gewährleistet werden können.These disadvantages can now all be satisfactorily eliminated with the device according to the invention, since the fluidic biasing pressure can be maintained even with temperature and pressure changes of the pressure chamber or in the combustion chamber and in particular can be kept substantially constant. When lowering the cylinder jacket, on which the glass ring rests, the glass ring can either be cleaned from the inside or removed from its support surface. The subsequent adjustment is preferably carried out by a corresponding fit and by the pressure with adjustable fluidic pressure so that constant installation conditions and pressure values for the sensitive glass ring can be ensured under all operating conditions.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der erste Mantelbereichsabschnitt über Zwischenscheiben auch bei Temperaturdehnungen spielfrei zwischen zweitem Mantelbereichsabschnitt und Kopfbereich geklemmt bleibt. Diese Zwischenscheiben können bspw. aus geeignetem Kunststoff wie PTFE o. dgl. bestehen, die bei sich ausdehnenden Metallteilen für eine spielfreie Klemmung des Glasrings sorgen können.A Preferred embodiment of the invention may provide that the first Mantle area section over Intermediate discs even with thermal expansion between play second jacket area section and head area remains clamped. These Intermediate discs can For example. Made of suitable plastic such as PTFE o. The like. Exist, the in itself expanding metal parts for provide a backlash-free clamping of the glass ring.
Als Druckfluid kommt bspw. Gas in Frage, insbesondere Luft. Wahlweise kann das Druckfluid auch eine Flüssigkeit sein, wobei die Druckflüssigkeit wahlweise auch zum Abtransport von unerwünscht hohen Temperaturspitzen sorgen kann, die auf den Zylindermantel einwirken. Durch geschickte Anordnung von Kühlkanälen kann die Druckflüssigkeit bspw. gleichzeitig als Kühlflüssigkeit fungieren.When Pressure fluid is, for example, gas in question, especially air. Optional the pressurized fluid may also be a liquid be, wherein the pressure fluid optionally also for the removal of undesirably high Temperature peaks can provide, which act on the cylinder jacket. By clever arrangement of cooling channels can the pressure fluid, for example. at the same time as cooling liquid act.
Für die optisch transparenten Bereiche der Brennkammer kann vorzugsweise Mineralglas, insbesondere Quarzglas eingesetzt werden, da dieses Material günstige optische Eigenschaften und gleichzeitig die erforderlichen mechanischen Festigkeitswerte sowie eine ausreichende Temperaturbeständigkeit aufweist. Der optisch transparente Bereich der Druckkammer kann wahlweise als umlaufender Ring der Brennraummantelfläche ausgebildet sein. Alternativ kann der transparente Bereich nur einen Teilumfang der Brennkammer bzw. des Druckraums überdecken und bspw. als Fenster in einem metallischen Ring ausgebildet sein.For the optical transparent areas of the combustion chamber may preferably be mineral glass, in particular quartz glass are used, since this material is favorable optical Properties and at the same time the required mechanical strength values and having sufficient temperature resistance. The optical transparent area of the pressure chamber can optionally be used as a circumferential ring the combustion chamber surface be educated. Alternatively, the transparent area may be only partial Cover the combustion chamber or the pressure chamber and, for example. As a window be formed in a metallic ring.
Ein drittes Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Überwachung von Druck- und Brennkammern zur Verfügung zu stellen, das über längere Zeit möglichst störungsfrei und unter weitgehend konstanten Versuchsbedingungen ablaufen kann.One The third object of the invention is a method for monitoring to provide pressure and combustion chambers over a longer period of time preferably trouble-free and can proceed under largely constant experimental conditions.
Dieses Ziel wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Verfahrensanspruch erreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Überwachung einer Druckkammer bzw. einer Brennkammer, die einen Mantelbereich und einen druckfest mit dem Mantelbereich verspannten Kopfbereich umfasst, und die eine Fensteranordnung in bzw. an einem Mantelbereichsabschnitt mit einem optisch transparenten Bereich aufweist, dessen innere Oberfläche einen Teil der Brennraumwand bildet, sieht vor, dass zumindest ein erster Abschnitt des Mantelbereichs mittels fluidischem Druck gegen den Kopfbereich und/oder gegen weitere Abschnitte des Mantelbereichs verspannt wird. Der weitere bzw. zweite Mantelbereichsabschnitt kann durch fluidische Druckbeaufschlagung linear gegen den Kopfbereich verschoben werden. Dies hat den Vorteil, dass der erste Mantelbereichsabschnitt bei linear vom Kopfbereich weggeschobenem zweiten Mantelbereichsabschnitt von innen zugänglich und/oder entnehmbar wird. Hierdurch kann der erste Mantelbereichsabschnitt, der insbesondere ein Glasring sein kann, problemlos zugänglich und kann zu Reinigungs- oder Wartungszwecken entnommen werden.This Objective is achieved with the subject of the independent method claim. The inventive method for optical monitoring a pressure chamber or a combustion chamber, which has a jacket area and a head region clamped pressure-tight with the jacket region includes, and the one window arrangement in or on a jacket area portion having an optically transparent region, the inner Surface one Part of the combustion chamber wall forms, provides that at least a first Section of the shell region by means of fluid pressure against the Head area and / or against other portions of the shell area is strained. The further or second jacket region section can be linear against the head area by fluidic pressurization be moved. This has the advantage that the first jacket area section in a linearly pushed away from the head area second jacket portion of accessible inside and / or removable. As a result, the first jacket region section, the especially a glass ring can be easily accessible and can be removed for cleaning or maintenance purposes.
Die Vorspannkraft bei der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. beim erfindungsgemäßen Verfahren wird durch den Druck des Druckfluids eingestellt. Grundsätzlich kann als Druckfluid jede geeignete Flüssigkeit zum Einsatz kommen, bspw. ein geeignetes Hydrauliköl. Ein Druckminderungsventil kann in Verbindung mit einem Druckspeicher in der Hydraulik für einen konstanten und von der Betriebstemperatur unabhängigen Öldruck und damit für eine konstante Vorspannkraft auf den Glasring und ebenso für die Abdichtung zwischen Glasring und Zylinderkopf sorgen. Somit wird die axiale Belastung des Glases durch die Vorspannkraft bei allen Betriebstemperaturen minimal gehalten. Der Glasring kann, im Gegensatz zu einem stark vorgespannten Glasring, höheren Brennraumdrücken standhalten.The Biasing force in the inventive arrangement or in the method according to the invention is adjusted by the pressure of the pressure fluid. Basically as pressurized fluid any suitable liquid used, for example, a suitable hydraulic oil. A pressure reducing valve can in conjunction with a pressure accumulator in the hydraulics for a constant and independent of the operating temperature oil pressure and thus for a constant Preload force on the glass ring and also for the seal between glass ring and cylinder head worry. Thus, the axial load of the glass minimized by the preload force at all operating temperatures. The glass ring can, in contrast to a highly tempered glass ring, higher Combustion chamber pressures withstand.
Mittels eines Hydraulikventils kann das Öl oder das Druckfluid aus dem Druckraum abgelassen werden, wodurch der bewegliche Teil des Zylindermantels nach unten gefahren wird und den Zugang zum Glasraum für die Reinigung freigibt. Durch die Beaufschlagung des Hydraulikzylinders mit Drucköl wird der bewegliche Teil des Zylindermantels wieder nach oben gefahren. Der zur Reinigung unterbrochene Motorenversuch kann bereits nach sehr kurzer Unterbrechungszeit und ohne größere Verzögerungen infolge einer Vorspannkrafteinstellung fortgesetzt werden.through a hydraulic valve, the oil or the pressure fluid are discharged from the pressure chamber, whereby the moving part of the cylinder jacket is driven down and access to the glass room for the cleaning releases. By applying the hydraulic cylinder with pressurized oil the movable part of the cylinder jacket moved up again. The interrupted for cleaning engine trial can already after very short interruption time and without major delays due to a biasing force setting to be continued.
Die Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen die Untersuchung von motorischen Verbrennungsvorgängen bei höheren Brennraumdrücken als bisher, da die Entstehung axialer Temperaturspannungen im Glasring weitestgehend verhindert werden. Ferner können Reinigungszeiten reduziert werden. Zudem wird eine Beschädigung des Glases aufgrund zu hoch eingestellter Vorspannkräfte bei unsachgemäßer Montage verhindert. Da bei herkömmlichen Transparentmotoren teurere Gläser bei unsachgemäßer Montage zerstört wurden, können die Kosten durch die Erfindung verringert werden.The Device and method allow the investigation of motor combustion processes at higher Combustion chamber pressures than before, because the formation of axial temperature stresses in the glass ring be prevented as far as possible. Furthermore, cleaning times can be reduced become. In addition, a damage of the glass due to too high biasing forces improper installation prevented. As with conventional Transparent engines more expensive glasses with improper installation destroyed were, can the costs are reduced by the invention.
Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich in allen Bereichen der optischen Beobachtung, Überwachung und Analyse von Prozessen anwendbar, die bei hohen Drücken ablaufen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die Erfindung nicht nur zur Beobachtung von Verbrennungsvorgängen in Brennkammern von Verbrennungskraftmaschinen geeignet ist, sondern generell zur optischen Zugänglichmachung von unter Hochdruck ablaufenden Prozessen in Druckkammern der verschiedensten Bauart. Während ein typischer Brennraumdurchmesser einen Wert von ca. 100 mm aufweisen kann, lassen sich aufgrund der besser kontrollierbaren Glaseigenschaften bei deutlich kleineren Druckkammern auch höhere Brennraumdrücke realisieren. Weiterhin kann eine Halbierung des inneren Durchmessers des zu beobachtenden Druckraums auf ca. 50 mm mit einer ungefähren Halbierung der Belastung der mechanischen Teile durch den Brennraumdruck, insbesondere der transparenten Wände der Druckkammer, einhergehen. Der wesentliche Effekt bei einer Verkleinerung der Druckkammer liegt in der Reduzierung der Belastung auf das Glas durch den Innendruck. Ein Nebeneffekt liegt in der Erhöhung der zulässigen Belastbarkeit des Glases, der u. a. auch auf der geringeren Wahrscheinlichkeit von Fehlstellen und Gefügefehlern bei geringeren Baugrößen beruht.The present invention is basically applicable in all fields of optical observation, monitoring and analysis of processes that occur at high pressures. In this context, it should be mentioned that the invention is not only for the observation of combustion processes in combustion chambers of internal combustion engines is suitable, but generally for making optically accessible high-pressure processes in pressure chambers of various designs. While a typical combustion chamber diameter may have a value of approx. 100 mm, higher combustion chamber pressures can also be achieved with significantly smaller pressure chambers due to the better controllable glass properties. Furthermore, a halving of the inner diameter of the pressure chamber to be observed to about 50 mm with an approximate halving of the load on the mechanical parts by the combustion chamber pressure, in particular the transparent walls of the pressure chamber, go along. The main effect of reducing the pressure chamber is the reduction of the load on the glass by the internal pressure. A side effect is the increase in the permissible load capacity of the glass, which is based inter alia on the lower probability of defects and microstructural defects with smaller sizes.
Deutlich kleinere Druckräume können bspw. in der chemischen Prozesstechnik zur Anwendung kommen. Die Erfindung lässt sich zudem nicht nur mit Ringen und Fenstern aus Glaswerkstoffen anwenden, sondern auch mit Bauteilen aus anderen Werkstoffen, die jedoch vorzugsweise optisch durchlässig sind. Wahlweise kann die Form der optisch durchlässigen Bauteile auch von der beispielhaft erwähnten Ringform abweichen.Clear smaller pressure chambers can For example, in the chemical process technology used. The Invention leaves Not only with rings and windows made of glass materials but also with components made of other materials that but are preferably optically transparent. Optionally, the Shape of the optically permeable Components also differ from the example mentioned ring shape.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile in den Figuren sind grundsätzlich mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden daher teilweise nicht mehrfach erläutert. Es soll zudem an dieser Stelle betont werden, dass das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel zum Verständnis der Erfindung beitragen soll, keinesfalls jedoch einschränkend für den Erfindungsgedanken zu verstehen ist.The Invention will be described below with reference to preferred embodiments explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Same Parts in the figures are basically denoted by like reference numerals and therefore become partial not explained several times. It should also be emphasized at this point that the following described embodiment for understanding should contribute to the invention, but not limiting for the inventive concept understand is.
Die
schematische Schnittdarstellung der
Zwischen
dem Mantelbereichsabschnitt
Zwischen
Zylinder
In
einer ersten, einfachsten Variante der erfindungsgemäßen Druckkammer
Anhand
der
Wie
bereits anhand der
Zusätzliche
Scheiben
Bei
entspanntem Druckreservoir
Um
den Glasring
Die
weiteren Teile, die in den
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.The in the foregoing description, drawings and claims Features of the invention can both individually and in any combination for the realization the invention in its various embodiments of importance be. The invention is not limited to the above embodiments limited. Much more is a variety of variants and modifications conceivable by the idea according to the invention Use and therefore also fall within the scope of protection.
- 1010
- Druckkammerpressure chamber
- 1212
- Brennraumcombustion chamber
- 1414
- Mantelbereichcladding region
- 1616
- Kopfbereichhead area
- 1818
- MantelbereichsabschnittCladding region section
- 2020
- Zylindercylinder
- 2222
- Laufbüchseliner
- 2424
- Zylinderkopfcylinder head
- 2626
- ringförmiger Abschnittannular section
- 2828
- Glasringglass ring
- 3030
- Kameracamera
- 3232
- Druckreservoirpressure reservoir
- 3434
- Druckfluidpressure fluid
- 3636
- Absatzparagraph
- 3838
- Absatzparagraph
- 4040
- obere Scheibeupper disc
- 4242
- untere Scheibelower disc
- 4444
- ZylinderstehbolzenCylinder studs
- 4646
- Spiegelanordnungmirror arrangement
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