DE1451680A1 - Kolbenmaschine mit Freikolben - Google Patents

Description

DIPL. ING. H. MARSCH

Gebrüder S u 1 ζ e r Aktiengesellschaft. Winterthur/Schweiz

Kolbenmaschine mit Preikolben

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine mit Preikolben, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei Kolben, deren ArTJöitsphase gegenseitig um eine halbe Phase verschoben ist, mit Synchronisierzylindern versehen sind, die ein hydraulisches Kittel enthalten und nach der Art kommunizierender öefässe durch eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind, in welche Synchronisierzylinder mit den Kolben verbundene Synchronisierkolben eintauchen.

Bei Kolbenmaschinen mit Freikolben bestehen Schwierigkeiten mit der Synchronisierung der Bewegungen der einseinen Kolben. Si· bisher verwendeten mechanischen SynchronieierKonstruktionen sind verhältniamässig kompliziert und nicht in allen Pillen anwendbar.

Di· Erfindung hat die Schaffung einer Kolbenmaschine mit Preikolben alt einer Synchronisierung sub Ziel, die bedeutend einfacher 1st als die bisherigen eur Synchronisierung verwendeten Vorrichtungen, die eine bezüglich dea benötigten Volumens bedeutend kleinere Bauweise der KaBChlne erlaubt, als die bisher bekannten Synchronisiervorrichtungen und gleich· zeitig »ehr Freiheit bei der Auslegung von Kolbenmaschinen mit

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Freikolben, die mit der srfindungsgemässen Synchronisierung ausgestattet sind, erlaubt.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schema tisch dargestellten Ausführungsbeiapieles erläutert.

Es zeigen:

Fig.l eine räumliche Ansicht einer erfindungegemässen Kolbenmaschisje,

Pig,2 ein Schaltseheraa der Anordnung nach der Fig.l, dargestellt an einer Abwicklung aus der

Die in der Fig.l dargestellte Kolbenmaschine enthalt vier Kolöeneinheiten a,b,c,d, von denen 3ede in der Kitte einen Kompreasorkolben 1 enthält, au dessen Seiten eich Breankraftmasahinenkolben 2 befinden. Die Kompre3BorkoXbs>n 1 elnd in entsprechend ausgebildeten Kompreasor^jlinder« 3» die Brennkraftmasehineßkolben in entsprechenden Brennkraftmaschinenzyllndem 4 beweglich. Die Zylinder sind aus Gründen der Anschaulichkeit nur angedeutet. Wie aus der Fig.l ersichtlich ist, sind die Achsen der Kolbeneinheiten a,b,c,d„ in Achsenrichtung betrachtet, in den Ecken eines Par.illelogrammes und zwar eines Quadrates angeordnet. Zum Ausgleich der ^assenkrüfte und der freien Momente erfolgt die Bewegung der einreißen Kolbeneinheiten derart, dass jeweils zwei di&goszal entgage«gesot»te Kolbeneinbeiten sich in der gleichen- Beweguncsphase befinden, benachbarte Kolbeneinheiten jedoch in der Gegenphese* Is der

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"ig.l bedeutet dies, dasa, wenn sich die 'Colbanein-ieioc.ι a und ■·-; i > ihrer unteren Endstellung befinden, die KolbenGinh :iton '■> mi d aich in ihrer oberen Kndstellung befinden. Wenn sich ii.e Kolbeneinheiten a und c nach oben bewegen, so bewegen sich Ire Einleiten t und d nach unten und umgekehrt.

Zur Synchroniaierung ihrer Bewegungen sind erfindungs-,^jmisa die Kolben 2 mit Synchronieserkolben 10 versehen- die a:.t Synchronisierzylindern 11 zusammenwirken. Die Synchroni-3:. err.y linder von Kolbeneinheiten, die sich in Gegenplnae bc-"tftsgsn, d.h. deren Arbeitsphase um 180° verschoben ist, sind lurch Verbindunßsleitungen 12 verbunden. Die Zylinder 11 mit i<2n Vertindungsleitungen 12 sind mit einem hydraulischen Mt- !;3l, z.E. einen OeI gefüllt und bilden miteinander koromuniniesende Gefässe. Sobald dabei einer der Kolben 10 in seinen Zylinder 11 eintaucht, so muas gleichisoitig der Kolben 10 dee i;.T3h die Leitung 12 verbundenen zweiten Zylinders 11 aus seinem Zylinder auftauchen.

Wie aue der Pig,.l ersichtlich ist, lot Jede der Kolbeneinheiten alt evei Synchronisierkolben 10 und somit auch mit zwei Synchronielersylindern 11 versehen. Dabei aind jeweils die Synchroniaiersylinder benachbarter Kol/beneinheiten abwechselnd miteinander verbunden. Kan ersiebt daraus, dasa dadurch alle Kolbeneinheiten untereinander miteinander ^firbundcn Bind und daae sie somit Äwen^elHufig die Y.rr<:\ \,* bcschricb^riP Brvegung ausfuhren

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In der Pig.2 ist ein Schema der erfindungsgemäas vorgesehenen Synchronisiereinrichtung enthalten, und zwar enta: ruhend einer- abgewickelten Darstellung, wobei aus Gründen isr Anschaulichkeit die Kompressorkolben 1 weggelassen wurden. OLe in o&r Pig.l in den Jucken eines Parallelogrammes angeordnet ^n Achsen der Kolbeneinheiten befinden sich in der Fig.2 Ln siner Ebene. Die nach rechts führende Leitung 12 des oberen Synahroniaierzylinders 11 der Kolbeneinheit d ist mit der von links kommenden Leitung 12 der Kolbeneinheit a verbunden, wie dies durch die gestrichelte Linie angedeutet ist.

In der Fig.2 ist zusätzlich noch eine Speisevorrichtung der Synchronisierzylinder mit dem hydraulischen Kittel dargesteLIt. Da ein gewisser Verlust des hydraulischen Kittels durch Undiehtbeiten, der durch die Pfeile V angedeutet ist, nicht vermieden «erden kann, sind die einseinen Verbindungeleitungen 12 daten Speieeleitungen 13 an eine gemeinsame Förderleitung 14 einer Pu&pe 15 angeschlossen, welche das hydraulische Mttel in den Zylindern 11 und den Leitungen 12 unter einem Ueberdruck halt und dadurch auch für Ersatz für austretendes Mttel sorgt. Die Förderleitung 14 kann dabei vor der ersten Speiseleitung mit einem Rückechlagorgan 16 versehen sein, wenn die Charakteristik der Förderpumpe 15 dies erfordert.

Wie aus der Fig.2 ersichtlich ist, sind die Speiseleitun.^en 13 der gesamten Synchronisierverrichtung miteinander verbunden,

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und zwar durch die Förderleitung 14. Das hat den Zweck, dass geringfügige Abweichungen der einzelnen Kolbeneinheiten von der synchronen Bewegung zwar zugelassen werden, jedoch das da'oei durch die Speiseleibungen 13 bewegte hydraulische Mittel eine bedeutende dämpfende Wirkung ausübt, durch welche kritische Schwingungen des Systems vermieden bzw. Schwingungen allgemein rasch gedämpft werden. Zu diesem Zwecke sind die Speiseleitungen so dimensioniert, dass sie auf das hydraulische M.ttel im Verhältnis zu den Verbindungsleitungen 12 eine stark drosselnde Wirkung ausüben. Zu diesem Zweck darf der Querschnitt der Speiseleitungen bei den normalen Längenverhältnissen höchstens 10 % des Querschnittes der Verbindungsleitungen 12 betragen.. So ist z.B. in einem konkreten Falle bei einem Durchmesser der Synchronisierkolben 10 von 40 cm und einer Prequenz der Kolbeneinheiten von 350 DoppelhUben pro Minute ein Querschnitt der Verbindungsleitung 12 von 200 cm2 und ein Querschnitt der Speiseleitung 13 von 1 ca2 als geeignet gefunden worden.

Dadaroh, dass alle Verblndungskantile 12 durch die Speiseleitungen 13 und die förderleitung 14 miteinander verbunden sind, besteht die Möglichkeit einer axialen Verschiebung aller Kolbeneinheiten, sin Beispiel durch ständig zu reiche Brennstoff örderung auf einer Brennkraftuaschinenaeite. Dies verlangt eine von der Synchronisierung unabhängige Zentrierung der Kolbeneinheiten· Diese erfolgt bei der dargestellten faschine z.B. durch die Kompressionsräume der Brennkraftmaschinenzylinder oder

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dor Kompresseraylinder. Vorzugsweise können zusätzlich Pufferräume mit Gaspolster und «veniuell weitere synchronisierende and «entrierende Kassnahamn nach dem Patent . ».·. (Anmeldung J? 4316) vorgesehen sein. Es könnten jedoch auch z.B. mechanische Anschlage mit Federn in Form von Puffern Verwendung finden.

JSe versteht sich, dass /die in der Fig.l dargestellte Kolbenmaschine nur als Beispiel angeführt wurde, und dass die erfindungsgemässe Vorrichtung auch bei anderen Kolbenmaschinen mit A*reikolben anwendbar ist.

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Claims (5)

U51680 Patentansprüche

1. Kolbenmaschine mit Freikolben, dadurch gekennzeichnet, daaa zwei Kolben (2), deren Arbeitsphase gegenseitig um eine halbe Pha3e verschoben ist, mit Synchronisierzylindern (11) versehen sind, die ein hydraulisches Mttel enthalten und nach der Art kommunizierender GefSsse durch eine Verbindungsleitung (12) miteinander verbunden sind, in welche Synchronisierzylinder (ll) mit den Kolben (2) verbundenen Synchronleierkolben eintauchen.

2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der beiden Kolben (2), denen die miteinander verbundenen Synchronlsiersylinder (11) zugeordnet sind, parallel zueinander verlaufen.

3. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Synchronisierzylinder (11) mittels einer Zuführleitung (14) an eine Quelle (15) des hydraulischen Kittels angeschlossen sind*

4· Kolbenmaschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daee sieh In der Zufuhrleitung (14) ein Rückschlagorgan (16) befindet·

5. Kolbenmaschine nach Anspruch 3» alt mehreren Paaren von Synchronioierzyllndern (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Paare mittels paralleler Speiseleitungen (13) an die Zufuhrleitung (14) angeschlossen sind.

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(j. Kolbenmaschine nach Anspruch 5» dadurch gekenn-5 eic/inet _{ dass der Querschnitt der Speiseleitungen (13) ltöol>9tena 10 1 des Querschnittes der Verbindun^sleitungen ;wii ohen den Synchronisierzylindern beträgt.

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