Dichtringloser Kolben mit zentrischer lührung-
JL-,beitskolben werden im allgemeinen für alle Verwendungszwecke
aus
Dichtigkeits#;ründen,mit holbenringen ausgerüstet. Neben der
2:unktion
als Dichtelement besitzen die Kolbenringe bei Verbrennungsmotoren
noch zusätzlich eine Punktioh als lärmeübertragungselement.
Kolben-
ringe besitzen jedoch die grundsätzlichen Nachteile, dass sie
eine
Reibungsleistung erzeugen, die von der Antrieber.iaschine aufgebracht
werden muse, wodurch die Kölbengeschwindigkeit begrenzt wird,
und
dass sie eine ausreichende Schmierung erfordern, die bei grossen
3inheiten einen erheblichen Bauaufaand erfordert.
Vorliegende Eb?.-L4indung vermeidet die Nachteile der bekannten
Dicht-
ringanordnungen durch Anordnun,-" eines Ringspaltes zwischen
Kolben-
und Zylindermantelflächen, dessen zuMssige Grösse von den konstruk-
tiven Auslegungsdaten der L-asolline, Kolbenquerschnitt, Kolbengeschwir1.-
digkeit, Druck im Zylinderraum und Gesell#.,zLndigkeit im Ringspalt
ab-
h:"'ngt und durch eine zentrische Kolbenführung gesichert ist.
Die Eff-indung ist dadurch gekennzeichnet, dase ein dichtringloser
zentrisch geführter Trolben mit einem Ringspalt zwischen '.L,iolben-
und
Zylindermantelfl--#;che versehen ist, desser- #Zuerschnitt
bei gasiörmi-
,#en 1,-edien in den Grenzen von o,oool bis ocol mal 1.-olben,##eschwindig-
keit und Kolbenquerschnitt, und bei flüssi,##en Medien in den
Grenzen
von o,ool bis o,o5 mal -t'#.Olbz-ngedeli-.rindigksit -und LolbenflUche
divi-
diert durch die ','lurze.1 aus ,iial '-3rdbesell.-Leunigu.ng
maal Yörderhöher
dinensioniert, ist. Der ipaltque-"scilnitt ist also proportional
der
holben,#eselm-#rindi,#keit und der lu'(,'L'benfläche und kann
umso grösser aus-
ge.-L"'üiirt uerden je gröSser diese sind.
In der Z--ici,.Lilung sind -3eispiele der Ar--L"i.,idu.,ig
dargestelltt Die ---x'fin-
dun#- ist nicht auf diese 3eispiele b--sellrärü-,t. es sind
lediglich die
zur .#rMuterung des erforderlichen ##rundsätzli-
chen Lierlmiale Ciarz#estgllt.
Fig. 1 zeigt eine schemat.4.-sche Anordnung eines dichtringlosen
holbens mit doppelseitiZer
2i-. 2 zeigt einen Düsenkülben mit einse-itix,#-er zentrischer
!Zolb.,3rif-ühru;i--.
3 zei,#A ainen doppeltwirkenden Verdichter- oder Ilumpenkolben
iait einem Antriebskolben und zentrischer Kolbenstange.
TTig. 4 zeigt einen Verdichter- oder Pumpenkolben mit gelagertem
.intriebskolben und einseitiger zentrischer Kolbenstange.
5 zeigt einen Verdichter- oder Ptuapenkolben
mit einem Lntriebs-
kolben und gelai-I#,ertem Kolbenhemd.
i; 6 zeigt CD --i#IIei .#eE#enla 'uZi",;e V##,rdichter-
oder 2 umpenkolben mit
) intriebskolben.
2ig. 7 zeigt zt.4isi Verdichter oder 11 ümpenkolben
mit vier Antriebs-
kolben und Schubkurbelgetriebe.
In Fig. 1 ist ein Verdichter oder 1-unipenkolben
1 ini Zylinder 2 mit-
tals 1,--Olbenstangen 3 und 4 in den Lagern
5 und 6 zentrisch #:iefülirt.
Zwischen 't'."Olbenriiantelfläche 7 und Zylinderwand
8 ist ein Laufspalt 9.
vorgesehen. ÄlLit lo sind die *.,inlassorg--ne und mit
11 die Auslassor-
gane bezeichnet.
In 2ig.2 ist ein Düsenkolben 12 im Zylinder 13 mittels
Kolbenst-ange
14 in den Lagern 15 und 16 einseitig zentrisch
geführt. Zwischen Kol-
C>
benmantel:Eläche 17 und Zylinderfläohe 18 ist
ein Laufspalt 19 ange-
ordnet. Durch die 3inlassorgane 2o Wird das MÄedium vor und
hinter
den Düsenkolben eingeaau--,-t und durch die Düsen 21 und 22
-ausgestosseh
In ?i9. 3 ist 'ein Verdichter- oder I?umpenkolben
23 im Zylinder 2,4 an-
geordnet und mittels 1'.olbenstangen 25 und
?6 in den Lagern 27 und 28
zentrisch geführt. Der VerdrängerlSelbth-#-wiüd angetrieben
durch einen
Zweitakt-Verbirennungskolben 29 im Verbrennungs'zylinder
30 jitit liurbel-
synchronisierung 31 und -arbeitet doj-"t#elt,.virkend
mittels ?eder 32 oder
entsprechender Rückholvorrichtung. 14it 33 ist der Lau'Ls-,)---,lt
-,-.-"ischen
Kolben und Z:.rlinder, mit 34 und 35 die Zinlass- bzw.
die Auslassor-
gane bezeic11net.
In ?ig. 4 ist ein eihfächwirkenderz1.Ve2drähger.kalbän-36 ic,.
'.m-J.,--Linder 37
C>
angeordnet und mittels 1-,-olbe-n,;#;t,-tnge 2j8 im
Lager 39 und mittels Kolben-
hemd 4o eines mit deu Verdr;,.-',."--zerkolben verbundenen
intri,-absk(.)lbens
41 im Ii---,;-er 42 zentriscii ##e1-ührt-. 1,lit 4-# und 44
sind -,;,iieder die J#in-
laso- bz"-,i. und iiii-zi,- 45 -die
die Aussteuerun- u#3#-zr 'L*,o-1.--#,)unktl--"-e.,1 bazeielinet.
k# - -ZD
In 5 ist ein schlitz -a#,-:t-leuer-#er Verdr-,>:_:n,-ei,.'zolben
46 ii:L 7-,lin
CD b -
47 angeordnet und irlit-tels £##.'Olbenhemd 48 u'es Verbrannun,##-;kolbens
4--
im Lager 5o und iii-it-IV-els -Z,-Olbenheind 51 des
Verdr'.,*nt,-"erizol'üe.n.#z# illt
52 zentrisch 53 i#Z-'-. der -Lufteinlussi.,c-##nal,
iiiit 54 #'#er
le
Druelcluftauslasel#--l'#,.,n--il und rnit 1715 und
535 Jie -)teuei,k!2-ni#-".
Druckluftaustritt baz-jichnet. '".'it 57 u--d
5,1 #:jind die .bi , . U Zi
schen Verdr--,#rngerizolop.n und b--,zeichnet.
In ?ig. 6 sind z,.7ei Verdr*.,ni erl#zolben
59 und 6a in 7,-"linderii 61 ut1,1
62 angeordnet und iiiittals d-.'olb--#nheir,.d der und
-1
und mittels ',#"-olbenhei.#-id 65 und 66) der
67 und 153 in
Lagern 69 und 7o bzw. 71 und 72 zentrischj,
teiae sind duroll den l'.'-,arbel-brieb 73
In 2ig. 7 sind zy-#rei Verdrän,#erkolben 74 und
75 in den Z."-linderr, 7'"
und 77 angeordnet und mittels 't,.olbenheiiid
78 und 79 bzw. Go und z31
der Antriabskoli)en 82 und 83 bz-,#i. 34 und
855 in den La,-ern ä6 und 1357
bz"%,. 83 und 339 zentrisch ##eführt. Beide l#.-olbens-,-stelp.e
arbeiten
doppeltwirkend und und -"r--rC%en durch das iciiublcl#izrl)el-
#z> U
getriebe s.,nclironisi.ert.
24s m besteht natUrlich auch die "-;'ögliclüGit
' einen ein:Zaähen glatten
1,olben gleichen DurcIniessers unstelle eines Stufenlcolb3ns
auf der
einen Seite als Verbrennungskolben ifiit 7L-,olbenrint-en und
auf der an-
deren Jeite uls Verdichterkolben ohne Dichtringe mit oder ohne
La-
b3rrinthnuten in einem Zj1inder 31eichen Durc.'Luiie.--#.gers
mit einem Brenn-
raum auf der einen und einem Verdichtungsraum --;uf der anderen
Seite
anzuordnen. !Berner kann zur Sinchronisierung der Totpunktlagen
ein
Schubkurbelgetriebe in allen Variationen ver',iendet lerden.
Durch den 2ortfall der Dichtringe bei Verdrängerkolben oind
hohe
Holbengesch,.vindigkeiten erreichbar, Ja die Reibungsverluste
beträcht-
lich reduziert werden, wodurch der iiiechanische "iirkungs#,;rad
sehr ho-
he Ierte annimmt. 1.!'it der der Kalbengescl-r,#rindiglceiten
erreichen die Kennwerte von holbenverdichtern und Kolbenpumpen
leistungs-ewicht und Leistungskonzentration, eine Grössenordnung,
C,
die zu sehr günstigen baulichen Abmessungen führt. Die w3paltverluste
des dichtringlosen Kolbens werden durch die ','lahl der drei
Parameter,
l«',olbenfläche, Kolbangesch"rindi,-#-keit und Spaltquerschnitt
in bestimm-
ten Grenzen gehalten und sind ohne Bedeutung im Ver;"leich
zu dem me-
CI
chanischen '.'lirkungsgradge-.iinn.
Die Erfindung eröffnet somit neue -liege zur .,Intwicklung
schnellaufen-
der Kolbenverdichter und I,,olbenpumpen.
Piston without seal ring with central guide JL, split pistons are generally made for all uses
Tightness rounds, equipped with holbenrings. In addition to the 2: unction
Piston rings are used as a sealing element in internal combustion engines
also a Punktioh as a noise transmission element. Pistons-
However, rings have the fundamental disadvantages that they are a
Generate frictional power that is applied by the drive machine
become muse, which limits the piston speed, and
that they require adequate lubrication, which is the case with large
3 units requires a considerable amount of construction.
The present Eb? Connection avoids the disadvantages of the known sealing
ring arrangements by arrangement - "an annular gap between piston
and cylinder jacket surfaces, the excess size of which depends on the design
tive design data of the L-asolline, piston cross-section, piston speed
pressure, pressure in the cylinder space and society, ignition in the annular gap
h: "'ngt and is secured by a central piston guide.
The effect is characterized by the fact that it is without a seal ring
centrically guided Trolben with an annular gap between '.L, iolben- and
Cylinder jacket surface is provided, which is
, # en 1, -media within the limits of o, oool to ocol times 1.-olben, ## eschwindig-
and piston cross-section, and in the case of liquid media within the limits
from o, ool to o, o5 times -t '#. Olbz-ngedeli-.rindigksit -und LolbenflUche divi-
diert by the ',' lurze.1 aus, iial '-3rdbesell.-Leunigu.ng maal Yörderhöher
dimensioned, is. The ipaltque cut is therefore proportional to the
holben, # eselm- # rindi, # keit and the lu '(,'L'benfläche and can be all the greater
ge.-L "'üiirt uerden the larger these are.
In the Z - ici, .Lilung - examples of the Ar - L "i., Idu., Ig are shown The --- x'fin-
dun # - is not on these 3examples b - sellrärü-, t. it's just that
for. # rconsideration of the necessary ## fundamental
chen Lierlmiale Ciarz # estgllt.
Fig. 1 shows a schematic. 4.-cal arrangement of a sealing ring-less
holbens with double-sided iZer
2-. 2 shows a nozzle bulb with a one-itix, # - it is more centric
! Zolb., 3rif-ühru; i--.
3 zei, # A a double-acting compressor or pump piston
with a drive piston and a central piston rod.
TTig. 4 shows a compressor or pump piston with a bearing
.input piston and one-sided centric piston rod.
5 shows a compressor or Ptuapenkolben with a Lntriebs-
flask and gelai-I #, old flask shirt.
i; 6 shows CD --i # IIei. # EE # enla 'uZi ",; e V ##, r Dichter- or 2 umpen flasks with
) internal piston.
2ig. 7 shows partially 4isi compressors or 11 piston pistons with four drive
piston and crank mechanism.
In Fig. 1 , a compressor or 1-unipiston 1 ini cylinder 2 with-
tals 1, - Olbenstangen 3 and 4 in the bearings 5 and 6 centric #: iefülirt.
Between 't'. "Olbenriiantelfläche 7 and cylinder wall 8 there is a running gap 9.
intended. ÄlLit lo are the *., Inlassorg - ne and with 11 the outlet
called gane.
In 2ig.2 a nozzle piston 12 is in the cylinder 13 by means of a piston rod
14 guided centrally on one side in bearings 15 and 16. Between col-
C>
beneath: surface 17 and cylinder surface 18 , a running gap 19 is provided.
arranges. Through the 3 inlet organs 2o the medium is placed in front of and behind
the nozzle piston -, - t and ejected through the nozzles 21 and 22
In? I9. 3 is a compressor or pump piston 23 in cylinder 2, 4.
orderly and by means of 1 '. piston rods 25 and 6 in bearings 27 and 28
centrally guided. The displacer self - # - is driven by one
Two-stroke combustion piston 29 in the combustion cylinder 30 jitit liurbel-
synchronization 31 and -works doj- "t # elt, .virkend by means of? eder 32 or
corresponding return device. 14it 33 is the Lau'Ls -,) ---, lt -, -.- "ischen
Piston and Z: .rlinder, with 34 and 35 the inlet and outlet ports
gane denotes.
In? Ig. 4 is a multi-purpose z1.Ve2drähger.kalbän-36 ic ,. '.mJ., - Linder 37
C>
arranged and by means of 1 -, - olbe-n,; #; t, -tnge 2j8 in the bearing 39 and by means of piston
shirt 4o of an intri, -absk (.) lb connected with deu Verdr;, .- ',. "- zerkolben
41 im Ii ---,; - er 42 Zentriscii ## e1-ührt-. 1, lit 4- # and 44 are -,;, iieder the J # in-
laso- bz "-, i. and iiii-zi, - 45 -die
the downdraft u # 3 # -zr 'L *, o-1 .-- #,) unktl - "- e., 1 bazeielinet.
k # - -ZD
In 5 there is a slot -a #, -: t-leuer- # er Verdr -,>: _: n, -ei,. 'Zolben 46 ii: L 7-, lin
CD b -
47 arranged and irlit-tels £ ##. 'Olbenhemd 48 u'es Verbrannun, ## -; piston 4--
in camp 5o and iii-it-IV-els -Z, -Olbenheind 51 des Verdr '., * nt, - "erizol'üe.n. # z # illt
52 centric 53 i # Z -'-. the air inlet i., c - ## nal, iiiit 54 # '# er
le
Druelcluftauslasel # - l '#,., N - il and rnit 1715 and 535 Jie -) teuei, k! 2-ni # - ".
Compressed air outlet baz-jichnet. '".'it 57 u - d 5,1 #: jind die .bi,. U Zi
between displacement -, # rngerizolop.n and b -, draws.
In? Ig. 6 are z, .7ei Verdr *., Ni erl # zolben 59 and 6a in 7, - "linderii 61 ut1,1
62 arranged and iiiittals d -. 'Olb - # nheir, .d der and -1
and by means of ', # "- olbenhei. # - id 65 and 66) the 67 and 153 in
Bearings 69 and 7o or 71 and 72 centric,
teiae are duroll den l '.'-, arbel-brieb 73
In 2ig. 7 are zy- # rei displacement, # er pistons 74 and 75 in the Z. "- linderr, 7 '"
and 77 and by means of 't, .olbenheiiid 78 and 79 or Go and z31
of the drive scooters 82 and 83 bz -, # i. 34 and 855 in La, -ern ä6 and 1357
bz "% ,. 83 and 339 centric ## e. Both l # .- olbens -, - stelp.e work
double-acting and and - "r - rC% en through the iciiublcl # izrl) el-
#z> U
gear s., nclironisi.ert.
24s m is of course also the "-;'ögliclüGit' a a: smooth Zaähen
1, with the same diameter instead of a stepped lamp on the
one side as a combustion piston with 7L-, oil-red-en and on the other-
whose Jeite uls compressor piston without sealing rings with or without load
b3rrinthnuten in a cylinder with a 31-oak dura.'Luiie .-- #. gers with a burner
space on one side and a compression space on the other
to arrange. ! Berner can use to synchronize the dead center positions
Slider crank gears in all variations are used.
Due to the location of the sealing rings on the displacement piston, there are high
Holbengesch, .vindenzen achievable, yes the friction losses are considerable-
can be reduced, whereby the
he Ierte accepts. 1.! 'It that of the calves cl-r, # rindiglceiten
achieve the characteristics of hollow compressors and piston pumps
performance weight and performance concentration, an order of magnitude,
C,
which leads to very favorable structural dimensions. The gap losses
of the seal-less piston are determined by the ',' lahl of the three parameters,
l «', olbenfläche, Kolbangesch" rindi, - # - and gap cross-section in certain
are kept to the highest limits and are irrelevant in relation to the
CI
chanical '.'Efficiency .in.
The invention thus opens up a new bed for.
the piston compressor and piston pumps.