DE1425497A1 - Kolbenmaschine mit verschleissfceiev Dichtung - Google Patents
Kolbenmaschine mit verschleissfceiev DichtungInfo
- Publication number
- DE1425497A1 DE1425497A1 DE19631425497 DE1425497A DE1425497A1 DE 1425497 A1 DE1425497 A1 DE 1425497A1 DE 19631425497 DE19631425497 DE 19631425497 DE 1425497 A DE1425497 A DE 1425497A DE 1425497 A1 DE1425497 A1 DE 1425497A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piston
- labyrinth
- sealing elements
- stroke
- machine according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
- F16J15/447—Labyrinth packings
- F16J15/4476—Labyrinth packings with radial path
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/005—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C5/00—Crossheads; Constructions of connecting-rod heads or piston-rod connections rigid with crossheads
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Compressor (AREA)
Description
- Kolbenmaschine mit verschleißfreier Dichtung Bekannte seien es Lotoren oder Kompressoren, e-#-2thalten in einem Zylinder geführte Kolben, wobei die Dichtung zwischen Zylinder und Kolben durch Kolbenringe bewirkt ist. Durch diese sogenannte Berührungsdichtung wird zl.!jangsweise auch bei -,der Verwendung von Schmieruitteln Reibung erzeugt, die Verschleiß zur ivolge hat und zwangsläufig den Wirkungsgrad der 11..aschine herabsetzt.
- bs besteht demgemäß die ii-Ufgabe, eine Dichtung für eine -1,'-olbeiiinaschine anzugeben, die reibungsfrei arbeitet und die außerde-!ii zur -,'#i'rzielung eines guten Wirkungsgrade5 den Arbeitsraum der M.aschine wirkungsvoll abdichtet.
- Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Kolbenmaschine mit geradlinig oszillierender Bewegung eines außerhalb eines Arbeitsraumes geführten 'Kolbens in einer zwischen dem Kolben und der Gehäusewand angeordneten den Arbeitsraum verschließenden berührungsfreien Vollabyrinthdichtung.
- Durch diese erfindunAsgemäße Ausbildung kann auf eine Kühlung verzichtet -aerden, da man nicht auf die hrhaltung des Schmiermittels auf den Berührungsflächen angewiesen ist.
- Die Kolbenabdichtung ohne V--landber'"Lihrung wird erfindungsgemäß durch das ±#rinzip einer at-,1.enden Jollabyrinthdichtung herbeigeführt, bei der ineinanderragende Labyrinthdichtungselemente relativ zueinander in der Richtung ihrer Längenerstreckung oszillieren und dadurch die zgischen ihnen liegenden Räume periodisch vergrößern -%,.nd verkleinern. .äufgrund dieser im Betrieb periodischen Veränderung dei Räume zwischen den Labyrinthdichtungseleinenten ist diese Labyrinthdichtuhg eine instationäre Labyrinthdichtung. Der Ausdruck "atmend" gibt die abwechselnde Verdichtung und z#;ntspannung des kompressiblen Liediums in der Labyrinthdichtung an. Unter Vollabyrinthdichtung wird eine Labyrinthdichtung verstanden, bei der durch uberdeckung der Labyrinthdichtungselemente eine mehr,-iialige Strömungsumkehr der Leckströmung erzwungen wird. Die Dichtwirkung dieser Dichtung wird durch den iiiit der oszillierenden 1#ewegung herbeigeführten Staudruck innerhalb der Labyrinthdichtung verbessert. Bei der 11,aschine, an der das erfindungsgemäße Prinzip zur Anwendung kommt, werden der Kolben und das Arbeitsgehäuse bzw. die zur Dichtung herangezogenen Labyrinthelernente vorzugsweise zylindrisch ausgebildet; sie haben die-Form zylindrischer Röhren#schwacher Wandstärke. Jedoch kann diese Form auch nichtzylindrisch sein.
- Im Folgenden wird die brfindung an zylindrisch ausgebildetem Kolben und Zylinder erläutert. Die röhrenförmigen Labyrinthdichtungselemente sind konzentrisch zum Kolbenumfang geschichtet angeordnet und ragen parallel zu ihren Lantelflächen in Richtung ihrer Mittelachse verschieblich ineinander. Ihre-Helativbewegung erfolgt parallel zur Richtung der Mittelachse des Zylinders, wodurch sie als eine Art von atmenden Lab.#rinthdichtungen gekennzeichnet sind.
- Die L,rfindung sei anhand von.Ausführungsbeispielen einer Verbrennungskraftmaschine und eines Kompressors näher erläutert.
- Izig. 1 zeigt einen nach dem Dieselverfahren arbeitenden Viertakt-Verbrennungsmotor.
- 1-ig. 2 zeigt einen Schnitt nach Linie II-II in ii'ig. 1.
- l'ig. 3 zeigt eine Konstruktionsmöglichkeit für die Befestigung der Labyrinthdichtungsele-mente am Kolben.
- l'ig. 4 zeigt einen Schnitt nach Linie IV-IV der Konstruktionin Fig. 3. l'ig. 5 zeigt einen nach dem Dieselverfahren arbeitenden Viertakt-Verbrennungsmotor in anderer Konstruktionsweise.
- Fig. 6 zeigt einen Kompressor. In Fig. 1 ist eine Ausführungsform als Verbrennunzrskraftmaschine gezeigt. Diese besteht aus einem Kolben 1 und einem Zylindergehäuse 2 mit zugehörigen Labyrinthdichtungselementen.3 und 4, einem x,inlaßventil 5 und einem.Auslaßventil 6 sowie Kanälen 7 zwischen Arheitsraum 8 und Vorkammer 9 der als Dieselmotor gedachten L.aschine. Der Kolben 1 ist durch die Kolbenstange 10 in einer Führung 11 außerhalb des Arbeit#sraumes geführt. Die Bewegung des Kolbens 1 kann mittels einer Kreuzkopfkonstruktion 12 über die Pleuelstange 13 in die Drehbewegung der Kurbel 14 und somit in die Drehung eines Schwungrades überführt werden. Die Ventile 5 und--,6 steuern Ein- und Auslaß. 15 stellt die Linspritzvorrichtung dar. Die einzelnen zylinderförmigen, am Kolben 1 befestigten Labyrinth-
dichtungselemente 3 greifen derart in die am Zylinder 2 befestigten tl> - labyGriiithdichtungselemente 4 ein, daßMich bei der Expansions- bzw. Ansaugbewegung des Kolbens so ineinander verschieben, daß verbessert. Die Räume 16 müssen beim Expansionsendpuj*noch ein genügend großes Ausmaß besitzen; um Störungen zu vermeiden, darf die - Bei Wärmekraftmaschinen und Arbeitsm#-,schinen, in denen höhere Temperaturen auf kommen und damit Wärmedehnungen Rechnung getragen werden muß, ist dafür zu sorgen, daß die Berührungsfreiheit der Labyrinthdichtungselemente erhalten bleibt. Dies kann dadurch geschehen, daß die radialen Abstände in der Labyrinthdichtung entsprechend bemessen werden. Die Labyrinthdichtungselemente können an ihren Trägern, dem Kolben bzw. Zylinder einzeln derart befestigt werden,
daß%ich bei Wärmeausdehnung in ihren Verschraubungen verschie- ben können. - i#s ist jedoch auch möglich, die Labyrinthdichtungselemente mit dem Kolben so zu verbinden, daß ihre freien Enden zum Zylinderkopf zeigen, waaurch sich die lia-byrinthdichtungselemente von Kolben und Zy- linder beim Kompressionshub ineinander hineinbewegen und dabei die dazwischenlie-genden Räume verkleinert werden. In diesem Fall erhöht sich durch den Staudruck die Dichtwirkung beim iEompre--sionshub.
- In Fig. 5 ist*-eine Konstruktionsweise für einen nach dem Dieselverfahren arbeitenden Viertakt-Verbrennungsmotor dargestellt., bei der durch die Anordnung der Labyrinthdichtungselemente beim Kompressionshub Staudruck in den dazwischenliegenden Räumen erzeugt wirdg was besseze Kompression ergibt.
- Der Motor nach 1-ig. 5 besteht aus einem Kolben 11 und einem Zylindergehäuse 2' mit zugehörigen labyrinthdichtungselementen 3' und V, einem Einlaßventil 5' und einem Auslaßventil 6'. Der Kolben l' ist durch die KolbenstLnge 10' in einer Führung 11' außerhalb des Arbeitsraumes geführt. Die Bewegung des Kolb ens l' kann mittels Einern greuzkopfkonstruktion 12' über die Pleuelstange 13' in die Drehbeivegung der Kurbel 141 überführt werden. 15' stellt eine i"inspritzvorrichtung dar. Die freien ßnden der Labyrinthdichtungselemente 3' zeigen zum Zylinderkopf und ragen in die Labyrinthdichtungselemente 4' hi ,-Pein, die am Zylinderkopf be#est--;J-gt sind. Bei der oszillierenden Bewegung der Labyrinthdichtungselemente vergrößern und verkleinern sich periodisch die Räume Wund das darin befindliche üMedium wird jeweils beim Kompressionshub bzw. 1,rbeitshub entsprechend verdichtet und entspannt.
- In Fig. 6 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Holbenmaschine als Kompressor dargestellt. Hierfür ist die Anordnung der Labyrinthdichtungselemente gemäß 11,0-. 5 gewählt. Der Kolben 25 wird durch die Kolbenstange 26, die in der #Uhrung 27 außerhalb des Arbeitsraumes geführt ist, im Zylindergehäuse 28 bewegt. Die Umsetzung der Drehbewegung der Kurbel in die oszillierende Kolbenbewegung erfolgt wie bei den in Fig. 1 und 4 beschriebenen Maschinen. In den Arbeitsraum 29 tritt das Medium im Ansaugtakt durch das Einlaßventil 30 ein ti*d und nach dem Kompressionstakt durch das Auslaßventil 31 aus dem Arbeitsraum aus.
- Bei dem dargestellten Kompressor greifen die am Kolben 25 befestigten Labyrinthdichtungselemente 32 derart in die am Zylindergehäuse 28 befestigten Labyrinthdichtungselemente 33 ein, daß sie sich bei der Ansaugbewegung des Kolbens so zueinander verschieben, daß sich die zwischen den labyrinthdichtungselemente n befindlichen Räume 34 vergrößern. Hierdurch wird beira Arbeitshub des Kompressors eine Verkleinerung dieser Räume erreicht, was im Arbeitshub die Dichtwirkung erhöht.
- Die durch die hrfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Kolbenmaschinen, die erfindungsgemäß nach dem Prinzip einer atmenden Vollabyrinthdichtung gedichtet sind, ohne Wandberührung abgedichtet werden können, Dieses Prinzip ermögliäht es, Kolbenmaschinen mit hohen Kolbengeschwindigkeiten zu bauen, da Reibung und Verschleiß von Zylindern und Kolbenringen fortfallen, und sichert damit hohe Betriebszeiten und lange Lebensdauer der Maschinen.
- Die berührungsfreie Dichtung nach der Erfindung benötigt keine Sch-mierung und erspart die kostspielige Sch-niermittelz"fuhr zu den Zylinderlaufbüchsen und den Kolbenringen der bekannten Maschinen-. Somit können auch Zylinderschmiereinrichtungen entbehrt werden. Hierdurch wird der wirtschaftliche Wirkungsgrad der-Kolbenarischine bMdeutend gesteigert.
- Die durch die Reibung der Kolbenringe an der Zylinderwand verursachten Leistungsveriuste können eingespa&rt werden. Hierdurch wird der mechanische Wirkungsgrad der Kolbenmase hine verbessert.
- Für Kolbenkompressoren bestehen die Vorteile der Erfindung daring daß sie völlig saubere und schmiermittelfreie Arbeitsräume gewähr-
leistet. Damit können Luft, Sauerstoff und andere Gase ölfrei ver- dichtet werden, was insbesondere4nKderhhemischen und petro",chemischen - Im Vergleich zu den bisher bekannten Möglichkeiten einer berührungsfreien Dichtung von Kolbenmaschinenjwie sie beispielsweise der Sulzerkompres sor aufweist, hat die erfindungsgemäße Dichtung nach dem -urinzip einer atinenden Vollabyrinthdichtung den Vorteilt-daß die durch sie erzielten langen Drosselaege und die Strömungsumkehr .der Leckströmung eine Verbesserung der Dichtwirkung erbringen.
- lUr Kolbenmotoren, insbesondere Verbrennungsmotoren mit innerer Verbrennung, bestehen die Vorteile der Lrfindung neben den vorgenannten der Reibungs- und Verschleißfreiheit darin, daß die Kühlung des Brennraumes aufgegeben werden kanng Mit dem dadurch höher gerückten Temperaturniveau des Arbeitsprozesses wird der theoretisch- ther. mische Wirkungsgrad gesteigert, wodurch der Frennstoffverbrauch gesenkt werden kann.
Claims (1)
- Patentäns-Prüche: 1.) Kolbenmaschine mit geradlinig oszillierender Bewegung eines außerhalb eines Arbeitsraumes geführten Kolbens, e k o n n z e i a h n e t d u r o h eine zwischen dem Kolben und der Gehäusewand angeordnete den Arbeitsraum verschließende berührungsfreie, atmende Vollabyrinthdiohtunge 2.) Kolbenmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n s e i o h n e t 9 daß die Dichtung des Kolbens gegen die Gehliuaewand durch parallel zur Kolbenumfangsfläche angeordnete Labyrinthdiohtungselemente geschieht, die abwechselnd mit dem Kolben bzw. der Gehäusewand verbunden sind und die parallel zur Kolbenumfangsfläche in Richtung ihrer Mittelaohse eine Relativbewegung zueinander ausführen. Kolbemaeohine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n s e i o h n e t 9 daß die Dichtungselemente hohlzylindrisoh gestaltet sind. 4.) KolbenmasohinelL nach einem der Ansprüche 1 bis 39 d a -d u r o h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Labyrinthdichtungselemente mit dem Kolben so verbunden sind, daß ihre freien Enden zum Arbeitsraum hinweiseng wodurch die Zwisohen den Labyrinthdichtungselementen vorhandenen Räume beim Expansionehub #zw. Ansaughub vergrößert werden. Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Labyrinthdichtungselemente mit dem Kolben so verbunden sindg daß ihre freien Endenvom Arbeitsraum weg weiseng wodurch die.zwischen den labyrinthdichtungselementen vorhandenen Räume beim Expansionshub bzw. Ansaughub verkleinert werden.. 6.). Kolbenmaschine nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n xi z.e i c h n e t daß der in der Vollabyrinthdichtung auftretende Staudruck dürch Variation der beim Expansionshub bzw. Kompressionshub an den Totpunkten noch vorhandenen Restvolumina in den Räumen
deesten Endender labyrinthdichtungseleniente begrenzt an
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEH0047895 | 1963-01-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1425497A1 true DE1425497A1 (de) | 1968-12-05 |
Family
ID=7156529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19631425497 Pending DE1425497A1 (de) | 1963-01-08 | 1963-01-08 | Kolbenmaschine mit verschleissfceiev Dichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1425497A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3607455A1 (de) * | 1986-03-07 | 1987-09-10 | Bruno Lampka | Doppelrohrbogen |
WO2017140297A3 (de) * | 2016-02-16 | 2017-10-19 | Devetec Gmbh | Wärmekraftmaschine, insbesondere orc-motor |
-
1963
- 1963-01-08 DE DE19631425497 patent/DE1425497A1/de active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3607455A1 (de) * | 1986-03-07 | 1987-09-10 | Bruno Lampka | Doppelrohrbogen |
WO2017140297A3 (de) * | 2016-02-16 | 2017-10-19 | Devetec Gmbh | Wärmekraftmaschine, insbesondere orc-motor |
CN108779671A (zh) * | 2016-02-16 | 2018-11-09 | 德维泰克有限公司 | 热力发动机,特别是有机朗肯循环发动机 |
US10954788B2 (en) | 2016-02-16 | 2021-03-23 | Devetec Gmbh | Heat engine, in particular ORC engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3224482C2 (de) | Kolbenmaschine | |
DE202006020546U1 (de) | Gegenkolbenmotoren mit Schiebebüchsen und Gaswechselsteuerung | |
DE2524479A1 (de) | Freikolbenmaschine nach dem stirlingprozess | |
DE2421398A1 (de) | Vorrichtung zur umwandlung von thermischer energie in mechanische energie | |
EP0187165A1 (de) | Rotationskolben-Brennkraftmaschine | |
DE2400052A1 (de) | Verbrennungsmotor | |
DE60006079T2 (de) | Freikolbenbrennkraftmaschine mit kolbenkopf und radial bewegbare kappe | |
DE1425497A1 (de) | Kolbenmaschine mit verschleissfceiev Dichtung | |
EP0851101A1 (de) | Dieselmotor | |
DE803388C (de) | Freikolben-Treibgaserzeuger | |
DE2913418A1 (de) | Elliptischer hubkolben, elliptischer kolbenring, zylinderkopfdichtung mit elliptischem durchtritt fuer verbrennungsmotoren, pumpen und verdichter | |
DE2901833A1 (de) | Zweitaktmotor mit gleichstromspuelsystem | |
DE3625223A1 (de) | Verbrennungsmotor | |
EP0065068B1 (de) | Verbrennungsmotor | |
DE3108087A1 (de) | Viertakt-rotationsmotor | |
DE3800099A1 (de) | Kolbenloser verbrennungsmotor (membran-motor) | |
DE4320356A1 (de) | Stirling-Wärmekraftmaschine in Verdrängerbauweise | |
DE4105960C2 (de) | Radialkolbenmotor | |
DE3500644A1 (de) | Mehrzylinder-kolbenmaschine | |
AT502085B1 (de) | Hubkolbenverbrennungskraftmaschine | |
DE3137979A1 (de) | Hebelkolbenmotor | |
DE3121804C2 (de) | Verbrennungsmotor für staubförmige Brennstoffe, insbesondere Kohlenstaub | |
DE2537805A1 (de) | Heissluftmotor mit innenverbrennung | |
DE341483C (de) | Schiebersteuerung fuer Viertaktverbrennungskraftmaschinen | |
DE2751931A1 (de) | Einrichtung zum abdichten des in einem zylinder ueber sein oberes ende hin und her bewegbar gefuehrten kolbens von kompressionsmaschinen, wie pumpen, verbrennungskraftmaschinen o.dgl. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |