DE1945924A1 - Free piston machine - Google Patents

Free piston machine

Info

Publication number
DE1945924A1
DE1945924A1 DE19691945924 DE1945924A DE1945924A1 DE 1945924 A1 DE1945924 A1 DE 1945924A1 DE 19691945924 DE19691945924 DE 19691945924 DE 1945924 A DE1945924 A DE 1945924A DE 1945924 A1 DE1945924 A1 DE 1945924A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
machine according
cylinder
engine
compressor
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
Application number
DE19691945924
Other languages
German (de)
Inventor
Auf Nichtnennung Antrag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LENGER KARL WERNER
Original Assignee
LENGER KARL WERNER
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LENGER KARL WERNER filed Critical LENGER KARL WERNER
Priority to DE19691945924 priority Critical patent/DE1945924A1/en
Priority to US00068698A priority patent/US3777722A/en
Publication of DE1945924A1 publication Critical patent/DE1945924A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B31/00Free-piston pumps specially adapted for elastic fluids; Systems incorporating such pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0433Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0466Nickel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/12Coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

FAIENIANWXUE 1 94592 AFAIENIANWXUE 1 94592 A

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEAAANN DR. M. KOHLER DIPL-ING. C GERNHARDTDR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEAAANN DR. M. KOHLER DIPL-ING. C GERNHARDT

MDNCHEN HAMBURGMDNCHEN HAMBURG

2000 HAMBURG 50, lo. Sept. I969 TELEGRAMME: KARPATENT KDNIGSTRASSE 28 2000 HAMBURG 50, lo. Sept. 1969 TELEGRAMS: KARPATENT KDNIGSTRASSE 28

W. 23922/69 12/PaW. 23922/69 12 / Pa

Karl Werner Lenger HamburgKarl Werner Lenger Hamburg

Freikolbenmaschine.Free piston machine.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Freikolbenmaschine, die insbesondere als Freikolbengaserzeuger oder Freikolbengasverdichter angewendet werden kann. Bei üblichen Freikolbenmaschinen dieser Art ist der im Motorzylinder geführte Motorkolben mit dem im Verdichterzylinder geführten Verdichterkolben arbeitsmäßig verbunden.The invention relates to a free-piston machine, which is used in particular as a free-piston gas generator or free-piston gas compressor can be applied. In conventional free-piston machines of this type, the one is guided in the engine cylinder Motor piston with the compressor piston guided in the compressor cylinder connected to work.

Gegenwärtig werden bei solchen Freikolbenmaschinen maximale Drücke im Bereich von 12o bis 15o at angewendet. Solcne Drücke fuhren naturgemäß zu verhältnismäßig hohen Temperaturen. Aus diesem Grunde werden die Zylinder und die üblichen mit Kolbenringen versehenen Kolben gekühlt, wooei für den Zylinder Außenkühlung und für den Kolben gewöhnlich Innenkühlung verwendet wird. Hierdurch ergibt sich eine vergleicnsweise komplizierte und gewichtsmäßig schwere Ausführung der Freikolbenmaschine, was wiederum zur Verringerung der Kolbenspielzahl und damit der Leistung der Maschine führt, die auch von der Spielzahl abhängt.At present, maximum pressures in the range of 12o to 15o atm are used in such free-piston machines. Such pressures naturally lead to relatively high temperatures. Because of this, the cylinders and the usual pistons with piston rings are cooled, wooei for the cylinder external cooling and for the piston internal cooling is usually used. This results in a comparatively complicated and weight-wise structure Heavy design of the free piston machine, which in turn reduces the number of piston clearances and thus the performance of the machine, which also depends on the number of games.

Bei dem Versuch, die maximalen Drücke und damit die Leistung solcher Maschinen zu erhöhen, ergeben sich vergleichsweise große Beanspruchungen, insbesondere der Kolbenringe, weil diese als die relativ empfindlichsten Bauteile unter den hohen Druck- und Wärmebeanspruchungen zuerst versagen. Außerdem ergibt sich vergrößerte Abnutzung sowohl am Zylinder als auch am Kolben. Es sind bereits Versuche gemacht worden, bei Verbrennungsmaschinen ringlose KolbenWhen attempting to increase the maximum pressures and thus the performance of such machines, comparisons emerge heavy loads, especially on the piston rings, because these are the most sensitive components fail first under the high pressure and heat loads. In addition, there is increased wear and tear as well on the cylinder as well as on the piston. Attempts have already been made to use ringless pistons in internal combustion engines

109812/0884 BAD ORia,NAL109812/0884 BAD O R ia, NAL

zu verwenden.' Dabei wurden Kolben und Zylinder aus dem üblichen. Material hergestellt und der Kolben mittels einer besonderen Führung an der Kolbenstange geführt. Da das Material von Kolben und Zylinder vergleichsweise große und auch unterschiedliche Wärmedehnung hat, muß die Ausführung so getroffen werden, daß zumindest in kaltem Zustand verhältnismäßig großes Spiel zwischen Kolben und Zylinder vorhanden ist. Dies führt wiederum zu unerwünscht großen Spaltverlusten oder Leckverlusten. Ein weiteres Problem bei der Verwendung von ringlosen Kolben liegt darin, daß sowohl am Kolben als auch am Zylinder ein Durchbrennen sich ergeben kann, und zwar zufolge der heißen Verbrennungsgase, die in großer Menge und mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit durch den Spalt zwischen Kolben und Zylinder strömen. Das genannte große Spiel zwischen Kolben und Zylinder kann auch dann nicht verkleinert werden, wenn für Kolben und Zylinder jeweils das gleiche Material verwendet wird, insbesondere deswegen nicht, weil der Kolben im Betrieb heißer als der Zylinder ist.to use.' Pistons and cylinders were made from the usual. Material produced and the piston guided by means of a special guide on the piston rod. There the material of the piston and cylinder has comparatively large and also different thermal expansion, the execution must be made so that at least in the cold state relatively large clearance between the piston and cylinder is available. This in turn leads to undesirably large gap losses or leakage losses. Another Problem the use of ringless pistons is that both the piston and the cylinder burn through can result, namely due to the hot combustion gases, which in large quantities and with relatively high Speed through the gap between piston and cylinder stream. The said large clearance between the piston and cylinder cannot be reduced even if for The same material is used for the piston and cylinder, especially not because the piston is in the Operation is hotter than the cylinder.

Die Erfindung bezweckt, eine Freikolbenmaschine der einleitend genannten Art zu schaffen, bei der die obengenannten Nachteile vermieden sind.The aim of the invention is to create a free piston machine of the type mentioned in the introduction, in which the above-mentioned Disadvantages are avoided.

Gemäß der Erfindung ist eine Freikolbenmaschine der genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Motorkolben und der Motorzylinder aus Material geringer Wärmedehnung gebildet sind und daß das Spiel des ringlosen Motorkolbens stromab bzw.'außerhalb des Verbrennungsraumes bzw. der Ladungswechselschlitze kleiner als im Verbrennungsraum ist.According to the invention, a free piston machine of the type mentioned is characterized in that at least the The engine piston and the engine cylinder are made of material with low thermal expansion and that the clearance of the ringless The engine piston downstream or outside of the combustion chamber or the gas exchange slots is smaller than in the combustion chamber is.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können auch der Verdichterzylinder und der darin geführte Kolben aus Material geringer Wärmedehnung gebildet sein.According to a preferred embodiment of the invention can also be the compressor cylinder and the one guided in it Pistons can be formed from material of low thermal expansion.

Vorzugsweise wird für die Kolben und Zylinder ein Material verwendet, das eine maximale Wärmedehnungszahl von 30 χ 10"'/0C hat. Ein solches Material kann vorzugsweiseA material is preferably used for the piston and cylinder which has a maximum coefficient of thermal expansion of 30 10 "/ 0 C. Such a material can preferably

109812/0884109812/0884

Quarzglas oder ein geeignetes keramisches Material oder auch ein Nickelstahl oder Chromnickelstahl wie Invarstahl oder El-Invarstahl sein. Die Wärmea«edehnung ist bei den genannten Stählen etwas größer als die Wärmedehnung von keramischen Werkstoffen. Allgemein werden die keramischen Werkstoffe vorgezogen, da sie eine gewichtsmäßig leichtere Ausführung zulassen, wodurch die Kolbenfrequenz bzw. die Kolbenspielzahl der Maschine und damit auch die Leistung erhöht werden kann. Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der keramischen Werkstoffe besteht in ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit, wodurch die Wärmeverluste der Maschine nach außen verkleinert werden. Ein geeigneter keramischer Werkstoff ist Pyroceram, der eine Wärmedehnungszahl von etwa 10 χ 10~'/°C hat und bei Temperaturen bis zu 1200 0C verwendet werden kann.Quartz glass or a suitable ceramic material or a nickel steel or chromium-nickel steel such as Invar steel or El-Invar steel. The thermal expansion of the steels mentioned is somewhat greater than the thermal expansion of ceramic materials. In general, the ceramic materials are preferred because they allow a lighter design in terms of weight, whereby the piston frequency or the number of piston cycles of the machine and thus also the performance can be increased. Another advantageous property of ceramic materials is their low thermal conductivity, which reduces the heat losses from the machine to the outside. A suitable ceramic material is pyroceram, which / has a coefficient of thermal expansion of about 10 10 χ ~ '° C and can be used at temperatures up to 1200 0 C.

Durch die Verwendung von Material mit sehr geringer Wärmedehnung, wie es hier vorgeschlagen ist, ist es möglich, den Spalt zwischen Motorkolben und Zylinder vergleichsweise klein zu halten, wodurch insbesondere die Spaltverluste oder Leckverluste verringert sind, aber auch das erwähnte Durchbrennen im wesentlichen vermieden ist.By using material with very low thermal expansion, as suggested here, it is possible to compare the gap between the engine piston and cylinder to keep small, which in particular the gap losses or leakage losses are reduced, but also that mentioned burn-through is essentially avoided.

Wird der Motorzylinder aus keramischem Werkstoff gebildet, so wird vorzugsweise um den Zylinder herum ein aus geeignetem Metall bestehender Schrumpfmantel vorgesehen, der den Verbrennungsdruck aufnimmt und somit den Zylinder gegen Beschädigung oder Zerstörung schützt.If the engine cylinder is made of ceramic material, an off is preferably made around the cylinder suitable metal existing shrink jacket is provided, which absorbs the combustion pressure and thus the cylinder protects against damage or destruction.

Es ist eine Motorkolbenführungseinrichtung außerhalb der Verbrennungszone vorgesehen, die vorzugsweise aus selbstschmierendem Material mit einer maximalen Wärmeausdehnungszahl von 4o χ 10~'/°C besteht. Bevorzugte Materialien sind Kohlenstoff wie Graphit oder Kunstkohle, wobei gegebenenfalls zur Erhöhung der Verschleißfestingkeit Keramikteilchen eingelagert sind. Die Puhrungseinrichtung kann vorzugsweise als Buchse ausgebildet und in dem "kalten" Ende des MotorZylinders angeordnet sein. Sie kann gemäßAn engine piston guide device is provided outside the combustion zone, which preferably consists of self-lubricating material with a maximum coefficient of thermal expansion from 4o χ 10 ~ '/ ° C. Preferred materials are carbon such as graphite or synthetic charcoal, with ceramic particles if necessary to increase the wear resistance are stored. The Puhrungseinrichtung can preferably be designed as a socket and in the "cold" Be arranged at the end of the engine cylinder. You can according to

109817/ΠΒ8/4109817 / ΠΒ8 / 4

der Erfindung aber auch durch Brennspritzverfahren bzw. Flammspritzverfahren auf der inneren Zylinderwand gebildet sein.of the invention, however, also formed on the inner cylinder wall by combustion spraying processes or flame spraying processes be.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im Bereich der Motorkolbenführungseinrichtung Druckgas eingeführt, das als Gleitgas wirkt. Wird ein solches Gleitgas verwendet^ so wird es bevorzugt, daß die Führungsfläehe der Motorkolbenführungseinrichtung durch Längsstege und Umfangsstege in eine Mehrzahl von Feldern unterteilt ist, deren Jedem eine oder mehrere Druekgaszufuhröffnungen und eine oder mehrere Druckgaswegführöffnungen zugeordnet sind. Bei einer solchen Ausführung ist es, um das Bestreben des Druckgases, den Kolben mittig anzuordnen, dauerndaufrechtzuerhalten, wichtig, daß die Druckgaswegführöffnungen so groß bemessen sind, daß im Bereich der die Felder trennenden Stege sich bei seitlichem Andrücken des Kolbens gegen die Zylinderwand kein Druckstau ergeben kann, der dazu führen würde, daß die den Motorkolben in die seitliche Stellung drückende Kraft größer als die Kraft ist, die den Motorkolben in die mittige, gerade Stellung zu drücken sucht. In anderen Worten ausgedrückt, würde, falls sich Gleitgas seitlich in den Spalt unterhalb dieser Stege und in den Spalt vor und hinter einem Einströmfeld einsehleicht, die Kraft, die von diesem auf eine größere Fläche wirkenden Druck herrührt, die Schwebekraft, die nur der Fläche der Felder entspricht, übersteigen und ein seitliches Anpressen des Kolbens bewirken und so ein reibungsloses Gleiten unmöglich machen. Um dies zu verhindern, muß das eingeschlichene Gas so schnell wie möglich weggeführt werden.According to a preferred embodiment of the invention pressurized gas is introduced in the area of the engine piston guide device, which acts as sliding gas. Will be such a Lubricating gas is used ^ so it is preferred that the guide surface the engine piston guide device by longitudinal webs and circumferential ridges divided into a plurality of fields is, each of which has one or more compressed gas supply openings and one or more Druckgaswegführöffnungen assigned are. In such an embodiment, in order to keep the pressure gas striving to position the piston in the middle, It is important that the Druckgaswegführöffnungen are dimensioned so large that in the area separating the fields If the piston is pressed against the cylinder wall from the side, no pressure build-up can result would lead to the fact that the force pushing the engine piston into the lateral position is greater than the force, which tries to push the engine piston into the central, straight position. In other words, would if sliding gas laterally in the gap below these webs and into the gap in front of and behind an inflow field, you can see the force exerted by it on a larger one Pressure acting on the surface arises, the levitation force, which corresponds only to the area of the fields, exceeding and a lateral Cause the piston to press and thus make smooth sliding impossible. To prevent this from happening, you have to the gas that had crept in was carried away as quickly as possible will.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auch der Verdichterkolben als Kolben ohne Ringe ausgebildet und mittig auf einem Zapfen mittels einer Buchse aus selbstschmierendem oder Schmierstoffspeicherndem Material geführt. Weiterhin sind vorzugsweise der Verdichter-According to another preferred embodiment of the invention, the compressor piston is also without a piston Rings formed and centered on a pin by means of a Bush made of self-lubricating or lubricant-storing Material led. Furthermore, the compressor

1098 1-2/08841098 1-2 / 0884

- 5 - ■ ■- 5 - ■ ■

kolben und der Motorkolben getrennt ausgeführt, und das entsprechende Ende des Motorkolbens ist mit Spiel in oder auf einer entsprechenden Nabe des Verdichterkolbens angeordnet. piston and the engine piston run separately, and that The corresponding end of the motor piston is arranged with play in or on a corresponding hub of the compressor piston.

Durch die Erfindung ist eine Freikolbenmaschine der einleitend genannten Art geschaffen, die es ermöglicht, ohne Gefahr für die wesentlichen Bauteile vergleichsweise hohe Maximaldrücke anzuwenden. Außerdem kann größere Kolbenspielzahl erhalten werden, so daß sich auch eine größere Leistung ergibt. Bei Verwendung von keramischem Material für Kolben und Zylinder wird außerdem das Gewicht der Maschine verringert, was ebenfalls zur Erhöhung der Kolbenspielzahl und damit der Leistung führt.The invention is a free piston machine created at the beginning, which makes it possible to achieve comparatively high levels without risking the essential components Apply maximum pressures. In addition, a larger number of piston clearances can be obtained, so that a larger one Performance results. When using ceramic material for the piston and cylinder, the weight of the Machine reduced, which also increases the number of piston play and thus the performance leads.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing, for example.

Pig. 1 ist eine Teilschnittansicht des für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teiles einer Freikolbenmaschine.Pig. Fig. 1 is a partial sectional view of the part of an essential part for explaining the invention Free piston machine.

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht einer Kolbenführungseinrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht einer abgewandelten Ausführung einer KoIbenführeinrichtung gemäß der Erfindung.Fig. 2 is a partial sectional view of a piston guide device according to the invention. Fig. 3 is a partial sectional view of a modified one Execution of a piston guide device according to the invention.

Fig. 4 1st eine Teilschnittansicht einer weiteren abgewandelten Ausführung einer Kolbenführungseinrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht einer weiteren abgewandelten Ausführungsform einer Kolbenführungseinrichtung gemäß der Erfindung.4 is a partial sectional view of a further modified embodiment of a piston guide device according to the invention. Fig. 5 is a partial sectional view of another modified embodiment of a piston guide device according to the invention.

Figuren 6 und 7 sind zwei Teilschnittansichten, anhand derer die Wirkung des Gleitgases erläutert ist. In Fig. 1 sind im wesentlichen schematisch diejenigen Teile einer mit Gleichstromspülung und im Zweitaktverfahren arbeitenden Freikolbenmaschine dargestellt, die zur Erläuterung der Erfindung notwendig aind. Frelkolbenmasohinen FIGS. 6 and 7 are two partial sectional views, on the basis of which the effect of the sliding gas is explained. In Fig. 1, those parts of a with direct current scavenging and in the two-stroke process are essentially schematically working free piston machine shown, which aind necessary to explain the invention. Frelkolbenmasohinen

10 9 8 17/088410 9 8 17/0884

dieser allgemeinen Art sind bekannt, so daß eine detaillierte Beschreibung ihres Gesamtaufbaus und ihrer grundsätzlichen Arbeitsweise nicht notwendig erscheint.of this general type are known, so a detailed one Description of their overall structure and their basic mode of operation does not appear necessary.

Gemäß der Zeichnung ist ein Motorkolben 1 in einem Zylinder 2 hin- und her bewegbar angeordnet. In dem Motorzylinder 2 sind die üblichen Ladungswechselschlitze 3 gebildet, durch welche hindurch die Verbrennungsgase und Spülluft austreten und durch den Auspuff 4 zu einem nicht dargestellten Treibgassammler geführt werden.According to the drawing, an engine piston 1 is arranged to be movable back and forth in a cylinder 2. In the engine cylinder 2, the usual charge exchange slots 3 are formed through which the combustion gases and Purge air escape and through the exhaust 4 to a not propellant gas collector shown.

Das hintere oder "kalte" Ende des Motorkolbens 1 ist arbeitsmäßig mit einem Verdichterkolben 5 verbunden, der in einem Zylinder 6 hin- und herverschiebbar ist. Bei Bewegung des Verdichterkolbens 5 gemäß Fig. 1 nach links wird Luft, die während des vorhergehenden Hubes des Kolbens 5 nach rechts durch im wesentlichen ringförmige Ansaugventile 7 in den Zylinder 6 gesaugt worden ist, durch einen Druckluftaustritt 8 in einen Spülluftsammler 9 gedrückt, von welchem aus sie in bekannter Weise zum richtigen Zeitpunkt in den Zylinder 2 eintritt. Der Verdichterkolben 5 führt seinen Druckhub in an sich bekannter Weise unter der Wirkung eines Luftpolsters aus, das durch Luft gebildet ist, die auf der gemäß Pig.lrechten Seite des Verdichterkolbens 5 in dem Zylinder 6 eingeschlossen ist.The rear or "cold" end of the engine piston 1 is operatively connected to a compressor piston 5, the can be pushed back and forth in a cylinder 6. When the compressor piston 5 moves to the left as shown in FIG becomes air released during the previous stroke of the piston 5 has been drawn to the right through substantially annular suction valves 7 into the cylinder 6, by a Compressed air outlet 8 pressed into a scavenging air collector 9, from which it in a known manner at the right time enters cylinder 2. The compressor piston 5 performs its pressure stroke in a manner known per se under the Effect of an air cushion formed by air on the right side of the compressor piston according to Pig 5 is enclosed in the cylinder 6.

Der Motorkolben 1 und der Motorzylinder 2 sind bei der dargestellten Ausführungsform aus einem Material mit sehr geringer Wärmedehnung und einer maximalen Wärmedehnungszahl von etwa j50 χ 10""'/0C gebildet, und zwar vorzugsweise aus keramischem Material, das eine Wärmedehnungszahl im Bereich von 10 χ 10"'/°C hat und bei Betriebstemperaturen von etwa 1200 0C verwendet werden kann. Für den Motorkolben 1 und den Zylinder 2 können jedoch auch ein Nickelstahl oder Chromnickelstahl wie Invarstahl oder El-Invarstahl verwendet werden. Diese Stähle haben eine geringfügig größere Wärmedehnung als Quarzglas oder keramische Werkstoffe wie Pyrooeram od. dgl.In the embodiment shown, the engine piston 1 and the engine cylinder 2 are made of a material with very low thermal expansion and a maximum coefficient of thermal expansion of approximately 50 10 ″ ″ / 0 C, preferably made of ceramic material that has a thermal expansion coefficient in the range of 10 χ 10 "'/ ° C and can be used at operating temperatures of about 1200 0 C. However, a nickel steel or stainless steel can be as invar or El-invar steel used for the engine piston 1 and the cylinder 2. These steels have a slightly larger Thermal expansion as quartz glass or ceramic materials such as Pyrooeram or the like.

1098I7/D8841098I7 / D884

Um bei den auftretenden hohen Verbrennungsdrücken ein Beschädigen oder Zerstören des aus keramischem Material gebildeten Motorzylinders 2 zu verhindern, ist, wie dargestellt, ein Schrumpfmantel 2o in Form einer Metallbuchse oder Stahlbuchse um den Motorzylinder 2 herum angeordnet. DieserMantel 2o nimmt den Verbrennungsdruck auf, so daß eine Beschädigung oder Zerstörung des Motorzylinders 2 verhindert ist. Der Motorkolben 1 ist stromab bzw. außerhalb der Ladungswechselschlitze 3 durch eine besondere Führungseinrichtung Io geführt. Diese Führungseinrichtung weist gemäß Fig. 1 eine Buchse aus selbstschmierendem Material mit einer maximalen Wärmedehnungszahl von etwa 40 χ 10~'/°C, wie Kohlenstoff, Graphit oder Künstkohle, gegebenenfalls mit Einlagerungen von Keramikteilchen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit, auf. Zur Erhöhung der Gleitfähigkeit bzw. zur Verringerung des Gleitwiderstandes ist eine Einrichtung 11 vorgesehen, mittels welcher Druckgas durch die Führungseinrichtung Io hindurch gegen den Motorkolben! gerichtet wird. Dieses Druckgas kann entweder von einem getrennten Verdichter gelieferte Druckluft oder auch von der Maschine abgenommenes Gas sein.In order to prevent the engine cylinder 2 made of ceramic material from being damaged or destroyed at the high combustion pressures that occur, a shrink jacket 2o in the form of a metal or steel bushing is arranged around the engine cylinder 2, as shown. This jacket 2o absorbs the combustion pressure, so that damage or destruction of the engine cylinder 2 is prevented. The engine piston 1 is guided downstream or outside of the charge exchange slots 3 by a special guide device Io. According to FIG. 1, this guide device has a bushing made of self-lubricating material with a maximum coefficient of thermal expansion of about 40 10 ~ / ° C, such as carbon, graphite or charcoal, optionally with inclusions of ceramic particles to increase wear resistance. To increase the sliding ability or to reduce the sliding resistance, a device 11 is provided by means of which pressurized gas through the guide device Io against the engine piston! is judged. This compressed gas can either be compressed air supplied by a separate compressor or gas taken from the machine.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist in dem Motorzylinder 2 an der Stelle, wo die Führungseinrichtung Io beginnt, eine geringe Stufe gebildet, so daß das Spiel bzw, der Spalt zwischen Kolben 1 und Zylinderwand in einem Bereich 12 vor der Führungseinrichtung Io etwas größer als in dem Bereich IJ innerhalb der Führungseinrichtung Io ist. Der Spalt im Bereich IJ der Führungseinrichtung Io ist so klein gewählt, daß direkte Berührung zwischen dem Motorkolben 1 und der Führungseinrichtung Io im wesentlichen vermieden ist. Der Spalt zwischen Motorkolben 1 und Zylinderwandung im Bereich 12 ist zwar, wie oben gesagt, etwas größer als im Bereich IJ, jedoch ist auch er so klein gewählt, daß der Kolben 1 bei Schrägstellung, die ihm innerhalb der Führungseinrichtung Io möglich ist, nicht in Berührung mitAs can be seen from Fig. 1, in the engine cylinder 2 at the point where the guide device Io begins, a low level formed so that the game or the gap between piston 1 and cylinder wall in an area 12 in front of the guide device Io is somewhat larger than in the area IJ is within the guidance device Io. The gap in the area IJ of the guide device Io is chosen to be so small that that direct contact between the engine piston 1 and the guide device Io is essentially avoided is. The gap between the engine piston 1 and the cylinder wall in the area 12 is, as stated above, somewhat larger than in the area IJ, but it is also chosen so small that the piston 1 does not come into contact with the inclined position that is possible for it within the guide device Io

109817/0884109817/0884

13459241345924

der Zylinderwand treten kann und daß die ,Spaltverluste Innerhalb zulässiger Grenzen liegen* Die Stufe dient weiterhin dem Zwecke vor der Führungseinrichtung Io bei eventueller geringfügiger Schrägsteilung des Motorkoltoens 1 auf dessen gesamtem Umfang unter Verbrennungsdruek stehende ■Gase zuzulassen;, um eine einseitige Druekbelastung des Motorkoltoens 1 zu verhindern, die zu einer direkten Berührung zwischen dem Motorkolben 1 und der Zylinderwand führen konnte. Außerdem kann, wenn eine solche Stufe nicht vorhanden Ist* eine direkte Berührung zwischen Motorkolben 1 und Zylinderwand 2 nicht vermieden werden;, wenn eine Fün-r jcungselnrlehtung verwendet wird,, bei der kein Gleitgas oder Druckgas verwendet wird,.the cylinder wall can occur and that the, gap losses Are within permissible limits * The level is used continues to contribute to the purpose in front of the guide device Io any slight inclined pitch of the engine voltoene 1 is under combustion pressure on its entire circumference ■ to allow gases; in order to prevent unilateral pressure loading of the Motor Coltoens 1 to prevent direct contact between the engine piston 1 and the cylinder wall could lead. Also, if such a stage can not There is * direct contact between the engine pistons 1 and cylinder wall 2 cannot be avoided; if a five-r Jcungselnrlehtung is used, in which no sliding gas or Pressurized gas is used.

In den Flg.. 2 und j5 sind verschiedene Ausführungsforanen von Kolbenfüthrungselnrlehtungen IQa bzw. 10b dargestellt,In Flg. 2 and j5 there are different execution forms shown by piston guide elements IQa and 10b,

Gemäß FIg,. 2 weist die Führungseinrichtung eine Buchse IQa "aus selfostschmlerendem Material., wie Graphit Λ Kunstkohle ο. :dgl.. auf, die In dem Motor zylinder 2 an dessen "kaltem" Ende angeordnet ist. Die Führungsfläche der Buchse 10a Ist, wie Insbesondere aus den FIg. 6 und 7 ersichtlich ist,, durch eine Mehrzahl von !,ängsrlppen 14 und Umfangsrippen 15 in eine Mehrzahl von Feldern unterteilt. In jedes FeIu mündet elin Durchgang 16 für Druckgas. Außerdem sind üen Feldern liegführdurchgange 1? zugeordnete Die'Wegführdurchgänge sind -ZWlsehen benachbarten Feldern gebildet, beispielsweise In Ringnuten» Der Ströinungsverlauf des Druckgases ist InFIg, 6 durch ITeile sehematiseh angedeutet,. Es ,gait wichtig;, dassdureh die Durchgänge Γβ zugeführtes Druckgas durch die Durchgänge 17 ausreichenä schnell weggefuniPt werden .kann,. %u diesem Zweck und auch aus dem Grunde Λ daß das austretende Druckgas einen etwas geringeren Druck und damit ein größeres Volumen als das eintretende Druckgas nat, sind die Durchgänge 17 größer als die Durchgänge 16 ausgeführt. Es 1st weiteihln wichtig, daß nicht .mehr Druckgas zugeführt wird., als weggeführt werden kann.According to FIg. 2, the guide device has a socket IQa "made of self-lubricating material., Such as graphite Λ charcoal ο.: The like .., which is arranged in the engine cylinder 2 at its" cold "end. The guide surface of the socket 10a is, as in particular from FIGS. 6 and 7 it can be seen ,, by a plurality of!, ängsrlppen 14 and peripheral ribs 15 is divided into a plurality of fields. in each FeIu elin passage 16 opens for compressed gas. in addition, UEs fields are lieg guide by gange 1? associated Die'Wegführdurchgänge are are -ZWlsehen formed adjacent fields, for example in annular grooves "the Ströinungsverlauf of the compressed gas is InFIg, 6 indicated by ITeile sehematiseh ,. There, gait important ;, the passages Γβ dassdureh supplied pressurized gas through the passages 17 ausreichenä quickly weggefuniPt .can ,.% u this purpose and also for the reason Λ that the emerging compressed gas nat a slightly lower pressure and thus a larger volume than the incoming compressed gas, are the Passages 17 made larger than the passages 16 . It is also important that no more pressurized gas is supplied than can be carried away.

Palls die Wegführdurchgänge 17 nicht groß genug sind, kann sich ein ernsthafter Nachteil ergeben, wenn der Motorkolben 1 durch irgendeinen äußeren Störeinfluß sich etwas aus seiner mittigen Lage schrägstellt. In einem solchen Fall wird auf einem Teil des Umfanges des Motorkolbens 1 der Abstand zu den Längsrippen 14 und Umfangsrippen 15 größer als auf einem anderen Teil des Kolbenumfanges. Durch diesen nunmehr größeren Abstand oder größeren Spalt wird die Drosselwirkung verkleinert und, wenn das Druckgas durch die Durchgänge 17 hindurch nicht schnell genug weggeführt wird, ergibt sich ein gewisser Druckstau, so daß die Druckkraft, die bestrebt ist, den Kolben in die Schrägstellung zu drücken, größer als die Druckkraft auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens ist, die das Bestreben hat, den Kolben wieder in seine mittige Lage zu drücken.If the lead-away passages 17 are not large enough, a serious disadvantage can arise if the engine piston 1 is disturbed by any external interference tilts something out of its central position. In such a case it will be on part of the circumference of the engine piston 1 the distance to the longitudinal ribs 14 and circumferential ribs 15 is greater than on another part of the piston circumference. Due to this now larger distance or larger gap, the throttling effect is reduced and, if so, the pressurized gas is not led away quickly enough through the passages 17, this results in a certain pressure build-up, so that the compressive force tending to push the piston into the inclined position is greater than the compressive force the opposite side of the piston that tends to return the piston to its central position to press.

Allgemein gleitet der Motorkolben 1 im wesentlichen reibungslos auf der Gleitgasschioht im Motorzylinder 2, und., nur im Fall eines Absinkens des Gleitgasdruckes oder des Auftretens anderer betrieblicher kurzzeitig wirkender Störfaktoren findet ein vorübergehendes selbstschmierendes Gleiten des Kolbens 1 an der Führungsbuchse Io statt. Auf diese Weise kann Verschleiß an dem Motorkolben 1 und dem Zylinder 2 im wesentlichen vermieden werden.In general, the engine piston 1 slides essentially smoothly on the sliding gas tube in the engine cylinder 2, and only in the event of a drop in the sliding gas pressure or the occurrence of other operational, short-term disruptive factors, does a temporary self-lubricating sliding of the piston 1 on the guide bushing Io take place. In this way, wear on the engine piston 1 and the cylinder 2 can be essentially avoided.

Der Druck des durch die Durchgänge 16 eingeführten Gases soll etwas höher als der Druck der Spülluft sein. Der Unterschied des Druckes hängt von der. jeweiligen besonderen Gestaltung der Kolbenführungseinrichtung Io ab. Allgemein ist gefunden worden, daß, je höher der Spülluftdruck ist, desto größer der Unterschied zu dem Druck des Gleitgases sein soll. ;,The pressure of the gas introduced through the passages 16 should be slightly higher than the pressure of the purge air. The difference in pressure depends on the. respective special design of the piston guide device Io. In general, it has been found that the higher the purge air pressure, the greater the difference to the pressure of the sliding gas should be. ; ,

Die Ausführung gemäß Fig. 3 entspricht hinsichtlich, ihrer Wirkungsweise der Ausführung gemäß Fig. 2 bzw. gemäß den Fig. 6 und 7. Der Unterschied besteht darin, daß gemäß Fig. 3 das selbetschmierende Material, das vorzugsweise eine Wärmedehnungszahl von maximal 4o χ 10"^/0C hat, durchThe embodiment according to FIG. 3 corresponds in terms of its mode of operation to the embodiment according to FIG. 2 or according to FIGS. 6 and 7. The difference is that according to FIG "^ / 0 C has, through

1098 12/08841098 12/0884

- Io -- Io -

Brennspritzverfahren auf die Zylinderwandfläche aufgebracht ist. Bei der Ausführung gemäß Fig. 4 ist die oben beschriebene Stufe am Beginn der Führungseinrichtung 10 zum Teil durch eine etwas weiter nach innen vorstehende Fünrungsbuchse 10c und zum Teil durch eine an der Außenfläche des Kolbens 1 gebildete Gegenschulter la geschaffen. Auch bei dieser Ausführung ist das Kolbenspiel bzw. der Spalt zwischen Kolben 1 und Zylinder 2 im Bereich 12 vor der Führungseinrichtung 10 geringfügig größer als im Bereich IJ in der Führungseinrichtung.Combustion spray process applied to the cylinder wall surface is. In the embodiment according to FIG. 4, the one described above Step at the beginning of the guide device 10 in part by a guide bushing protruding a little further inward 10c and partly created by a counter shoulder la formed on the outer surface of the piston 1. Even In this embodiment, the piston clearance or the gap between piston 1 and cylinder 2 is in the area 12 in front of the Guide device 10 slightly larger than in the area IJ in the guide device.

In Fig. 5 ist eine vereinfachte Ausführung einer Führungseinrichtung dargestellt, die lediglich eine einfache aus selbstschmierendem Materialgpmäß vorstehender Beschreibung gebildete Buchse 1Od aufweist. Eine Gleitgasführung ist bei dieser Ausführung nicht vorgesehen.In Fig. 5, a simplified embodiment of a guide device is shown, which is only a simple one Made of self-lubricating material according to the above Description formed socket 1Od has. A sliding gas guide is not provided in this version.

Es ist in gewissen Fällen möglich, für die Führungseinrichtung kein selbstschmierendes Material zu verwenden. Eine solche Ausführung würde der Ausführung gemäß Fig. 3 entsprechen, wobei dann jedoch kein selbstschmierendes Material auf die Zylinderwand aufgebracht ist, eine Gleitgasführung jedoch vorgesehen ist.It is possible in certain cases for the guide device not to use self-lubricating material. Such an embodiment would be the embodiment according to FIG correspond, but then no self-lubricating material is applied to the cylinder wall, one However, sliding gas guidance is provided.

Der Verdichterkolben 5 ist in dem Zylinder 6 auf einem axialen Zapfen 18 geführt, und zwar unter Zwischenschaltung einer Buchse 19 aus selbstschmierendem oder schmiermittelabsorbierendem Material. Wenn selbstschmierendes Material verwendet wird, kann das gleiche Material wie für die Motorkolbenführungsbuchse Io verwendet werden. Wenn schmiermittelabsorbierendes Material verwendet wird, so kann Sintermetall mit Graphitschmierung, ölgetränktes Sintermetall oder ölgetränktes Keramikmaterial verwendet werden. Um die Wärmedehnungszahl niedrig zu halten, kann Nickel - Graphit oder Chrom-Nickel-Graphit mit Invar- oder El-Invar-Teilchen verwendet werden. Mit den gleichen Bestandteilen können auch gefrittete Gleitbüohsen hergestellt werden (selbetschmierendes DEVA-Metall).The compressor piston 5 is guided in the cylinder 6 on an axial pin 18, with the interposition of a bush 19 made of self-lubricating or lubricant absorbent material. If self-lubricating material is used, the same material can be used as used for the engine piston guide bushing Io. If lubricant absorbent material is used, sintered metal with graphite lubrication, oil-soaked sintered metal or oil-soaked ceramic material can be used will. To keep the coefficient of thermal expansion low, nickel - graphite or chromium-nickel-graphite with Invar or El-Invar particles can be used. With the same components can also produce fritted sliding bushes (self-lubricating DEVA metal).

109817/0884 .109817/0884.

13459241345924

- ii -- ii -

Der Verdishterkolben 5 ist auf seiner dem Motorkolben 1 zugewandten Seite mit einer Nabe 21 versehen* die mit dem entsprechenden Ende 22 des Motorkolbens 1 .zusammenarbeitet. Wie dargestellt, ist das Ende 22 des Motorkolbens mit radialem Spiel auf der Nabe 21 des Verdichterkolbens 5 angeordnet, so daß dieser ebenfalls ringlose Kolben 3 sieh unabhängig vom Motorkolben 1 radial einstellen kann» Jedoch ist eine Verbindung zwischen dem Verdiehterkolben 5 und dem Motorkolben 1 durch Eingriff der Stirnfläche des Kolbenendes 22 mit einer am Verdichterkollaen 5 gebildeten Stirnfläche gegeben.The Verdishter piston 5 is provided on its side facing the engine piston 1 with a hub 21 which cooperates with the corresponding end 22 of the engine piston 1. As shown, the end 22 of the engine piston is arranged with radial play on the hub 21 of the compressor piston 5, so that this ringless piston 3 can also be adjusted radially independently of the engine piston 1. However, a connection between the twisted piston 5 and the engine piston 1 is through The end face of the piston end 22 engages with an end face formed on the compressor collet 5.

Koppelung zwischen Motorkolben 1 und Verdiehterkolben 5 ist durch eine vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildete Feder 25 erzielt, die an einem Ende am Motorkolben 1 und an anderen Ende am Verdichterzylinder 6 festgelegt ist» Die Feder 23 erstreckt sieh durch den hohl ausgebildeten Fiaferungszapf en lB für den Verdiehterkolben 5. Der Führungszapfen 18 ist an einem Ende mit dem Verdiehterzylinder 6 einheitlich ausgebildet bzw. auf irgendeine andere Weise mit diesem verbunden.The coupling between the engine piston 1 and the twisting piston 5 is preferably designed as a helical spring Spring 25 achieved at one end on the engine piston 1 and is fixed at the other end on the compressor cylinder 6 » The spring 23 extends see through the hollow Fiaferungszapf en 1B for the twisting piston 5. The guide pin 18 is at one end with the twisting cylinder 6 uniformly formed or connected to it in some other way.

Zur Begrenzung der Bewegung des Verdiehterkolbens 5 gemäß Fig. 1 nach rechts ist in dem Verdiehterzylinder 6 ein vorteilhaft ringförmiges Widerlager 24 gebildet, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.To limit the movement of the twisting piston 5 1 to the right in the twisted cylinder 6 an advantageously annular abutment 24 is formed, as shown in FIG.

Es sei noch "bemerkt, daß gegebenenfalls in den Verbrennungsraum in an sieh bekannter Weise Wasser, entweder getrennt oder zusammen mit dem Brennstoff eingespritzt werden kann, wenn zusätzliche Kühlung der Maschine erzielt werden soll. Mittel., mit denen eine solche Wassereinspritzung erfolgen kann, sind bekannt, und sie sind daher nicht im einzelnen beschrieben oder dargestellt.It should also be noted that, if necessary, in the combustion chamber water, either separately or injected together with the fuel, in a manner known per se can be achieved if additional cooling of the machine is achieved shall be. Means. With which such a water injection are known and are therefore not in the individually described or illustrated.

Bei einer Freikolbenmaschine gemäß der Erfindung kann durch die besondere Ausführung eine Kolbenspiel zahl erreicht werden, die etwa das Zweifache der Kolbenspielzahl gegenwärtiger Freikolbenmasehinen beträgt» In anderen Worten aus ge-In a free piston machine according to the invention can Due to the special design, a number of piston play can be achieved that is about twice the number of piston play currently available Free piston machine is »In other words from

109812/0884109812/0884

drückt, wird bei Verwendung der Erfindung bei einer Maschine gleicher Größe eine viel höhere Leistung erzielt. Es ist somit möglich, durch die Erfindung Freikolbenmaschinen mit vergleichsweise hoher Leistung je Maschineneinheit zu bauen. Somit können Maschinen gemäß der Erfindung für Kraftfahrzeuge und stationäre Anlagen sowie Schiffsantriebe od.dgl. verwendet werden.much higher performance is obtained using the invention on a machine of the same size. It is thus possible through the invention to produce free piston machines to build with a comparatively high output per machine unit. Thus, machines according to the invention for motor vehicles and stationary systems as well as ship propulsion systems or the like. be used.

109812/088/«109812/088 / «

Claims (1)

PatentansprücheClaims 'Freikolbenmaschine, deren im Motorzylinder beweglicher Motorkolben mit dem im Verdichterzylinder beweglichen Verdichterkolben arbeitsmäßig verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens der Motorkolben (1) und der Motorzylinder (2) aus Material geringer Wärmedehnung gebildet sind und daß das Spiel des ringlosen Motorkolbens (1) stromab b3w. außerhalb des Verbrennungsraumes bzw. der Lad^ungswechselschlitze (3) kleiner als im Verbrennungsraum ist.'' Free piston machine, the more movable in the engine cylinder The motor piston is operationally connected to the compressor piston that is movable in the compressor cylinder, characterized by that at least the engine piston (1) and the engine cylinder (2) are made of material with low thermal expansion are and that the game of the ringless engine piston (1) downstream b3w. outside the combustion chamber or the Charge exchange slots (3) are smaller than in the combustion chamber. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Verdichterzylinder (6) und der Verdichterkolben (5) aus Material geringer Wärmedehnung gebildet sind.2. Machine according to claim 1, characterized in that the compressor cylinder (6) and the compressor piston (5) are made of material with low thermal expansion. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (1, 5) und Zylinder (2,6) aus einem Material mit maximaler Wärmedehungszahl von etwa 30 χ 10"*'/°C gebildet sind.3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the piston (1, 5) and cylinder (2,6) are made of one material with a maximum coefficient of thermal expansion of about 30 χ 10 "* '/ ° C are. 4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (1, 5) und Zylinder (2, 6) aus Quarzglas oder keramischem Material, wie Pyroceram o.dgl., gebildet sind.4. Machine according to one of claims 1 to 3j characterized in that the piston (1, 5) and cylinder (2, 6) made of quartz glass or ceramic material, such as pyroceram or the like., are formed. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorzylinder (2) zur Aufnahme des Verbrennungsdruckes mit einem aus Metall bestehenden Mantel (2o) versehen ist.5. Machine according to claim 4, characterized in that the motor cylinder (2) is provided for receiving the combustion pressure with a metal jacket (2o) is. 6. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (1, 5) und Zylinder (2, 6) aus Invarstahl oder El-Invarstahl gebildet sind.6. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that that piston (1, 5) and cylinder (2, 6) are made of Invar steel or El-Invar steel. 7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Motorzylinder (2) außerhalb des Verbrennungsraumes bzw. der Ladungswechselsohlitze (3) eine Kolbenführungseinrichtung (Xo) aus Material geringer Wärmedehnung vorgesehen 1st.7. Machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that a piston guide device (Xo) made of material of low thermal expansion is provided in the engine cylinder (2) outside the combustion chamber or the charge exchange socket (3). 109812/088/»109812/088 / » 8. Maschine nach Anspruch 7dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkolbenführungseinrichtung (Io) aus selbstschmierendem Material mit maximaler Wärmedehnungszahl von etwa 4θ χ 10~v°C gebildet ist.8. Machine according to claim 7 characterized in that the motor piston guide device (Io) is formed from self-lubricating material with a maximum coefficient of thermal expansion of about 4θ χ 10 ~ v ° C. 7 oder rt 7 or rt 9. Maschine nach Anspruch/8, dadurch gekennzeichnet,9. Machine according to claim / 8, characterized in that daß die Motorkolbenführungseinrichtung (lo) aus Kohlenstoff, vorzugsweise Graphit bzw. Kunstkohle gebildet ist, wobei gegebenenfalls verschleißmindernde Keramikteilchen eingelagert sind.that the engine piston guide device (lo) made of carbon, is preferably formed graphite or charcoal, with optionally embedded wear-reducing ceramic particles are. 10. Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkolbenführungseinrichtung (Io) die Form einer Buchse hat, die am "kalten" Ende des Motorzylinders (2) angeordnet ist,10. Machine according to one of claims 7 to 9, characterized characterized in that the engine piston guide device (Io) is in the form of a socket which is attached to the "cold" end of the engine cylinder (2) is arranged, 11. Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkolbenführungseinrichtung (lob) in Form eines durch Brennspritzen oder Flammspritzen auf die Innenwand des Motorzylinders (2) aufgebrachten Überzuges aus selbstschmierendem Material gebildet ist.11. Machine according to one of claims 7 to 9, characterized in that the engine piston guide device (lob) is formed in the form of a coating of self-lubricating material applied to the inner wall of the engine cylinder (2) by thermal spraying or flame spraying. 12. Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkolbenführungseinrichtung mit Mitteln (11, 16) versehen ist, durch welche aus der Führungsfläche der Motorkolbenführungseinrichtung Druckgas austreten gelassen werden kann.12. Machine according to one of claims 7 to 11, characterized in that the motor piston guide device is provided with means (11, 16) through which from the guide surface of the engine piston guide device Pressurized gas can be let out. 15. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Druckgas aus der die Führungsfläche bildenden Zylinderinnenwand ausgeblasen wird.15. Machine according to claim 12, characterized in that that compressed gas is blown out of the cylinder inner wall forming the guide surface. 14. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Druckgas aus der die Führungsfläche bildenden Innenwand aus selbstschmierendem Material ausgeblasen wird.14. Machine according to claim 12, characterized in that that pressurized gas is blown out of the inner wall of self-lubricating material which forms the guide surface. 15. Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die FUhrungsflache der Motorkolbenführungseinriohtung durch Längsstege (14) und Umfangsstege (15) in eine Mehrzahl von Feldern unterteilt ist und Jedem Feld eine oder mehrere Druckgaszufuhröffnungen (I6)15. Machine according to one of claims 7 to 14, characterized characterized in that the guide surface of the engine piston guide unit is divided into a plurality of fields by longitudinal webs (14) and circumferential webs (15) and One or more compressed gas supply openings (I6) for each field 109812/0884109812/0884 und ein oder mehrere Druckgaswegführöffnungen (17) zugeordnet sind.and one or more Druckgaswegführöffnungen (17) are assigned. 16. Maschina nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgaswegführöffnungen (17) zwischen benachbarten Feldern gebildet sind.16. Machine according to claim 15, characterized in that that the Druckgaswegführöffnungen (17) are formed between adjacent fields. 17. Maschine nach Anspruch 15 oder l6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Druckgaszufuhröffnungen17. Machine according to claim 15 or l6, characterized in that that the cross section of the compressed gas supply openings (16) kleiner als der Querschnitt der Druckgaswegführöffnungen(16) smaller than the cross section of the Druckgaswegführöffnungen (17) ist.(17) is. 18. Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zugeführten Gases höher als der Spülluftdruck der Maschine ist.18. Machine according to one of claims 12 to 17, characterized characterized in that the pressure of the supplied gas is higher than the purge air pressure of the machine. 19. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis l8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringlose Verdichterkolben (5) auf einem mit dem Verdichtergehäuse verbundenen axialen Führungszapfen (18) mittels einer Buchse (I9) aus selbstschmierendem oder schmierstoffspeicherndem Material geführt ist.19. Machine according to one of claims 1 to l8, characterized in that the ringless compressor piston (5) an axial guide pin connected to the compressor housing (18) by means of a bush (I9) made of self-lubricating or lubricant-storing material is. 20. Maschine nach Anspruch 19., dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (19) aus Kohlenstoff, wie Graphit oder20. Machine according to claim 19, characterized in that that the socket (19) made of carbon, such as graphite or Kunstkohle, schmierstoffgetränktem Sintermetall oder schmierkeramischen
stoffgetränktem/oder gefrittetem Material gebildet ist.
Artificial carbon, sintered metal impregnated with lubricant or ceramic lubricants
Fabric-soaked / or fritted material is formed.
21. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß zum Inberührunghalten des Motorkolbens (1) und des Verdichterkolbens (5) im Anlaßzustand der Maschine eine Feder (2J) vorgesehen ist, die an einem Ende in dem hohl ausgebildeten Motorkolben (1) und an ihrem anderen Ende an dem Verdichtergehäuse befestigt ist.21. Machine according to one of claims 1 to 2o, characterized in that for keeping the motor piston in contact (1) and the compressor piston (5) when the engine is started, a spring (2J) is provided which at one end is attached in the hollow engine piston (1) and at its other end to the compressor housing. 22. Maschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Schraubenfeder (23) ist und durch den hohl ausgebildeten Verdichterkolbentragzapfen (18) hindurchgeführt ist.22. Machine according to claim 21, characterized in that the spring is a helical spring (23) and through the hollow compressor piston support pin (18) passed through is. 23. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterkolben (5) auf seiner dem Motorkolben (1) zugewandten Seite mit einer23. Machine according to one of claims 1 to 22, characterized in that the compressor piston (5) its side facing the engine piston (1) with a 109812/088 4109812/088 4 Nabe (21) versehen Ist, an der das entsprechende Ende (22) des Motorkorbens (1) mit radialem Spiel angeordnet ist. . .. . -Hub (21) is provided on which the corresponding end (22) of the motor cage (1) is arranged with radial play is. . ... - 24. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2J3 dadurch gekennzeichnet, daß Im Verdichterzylinder (6) eine Anschlageinrichtung (24) "vorgesehen ist, welche die Axial» bewegung von Motorkolben/und Verdichterkolben (5) unter der Wirkung der Feder (23) begrenzt.24. Machine according to one of claims 1 to 2J 3, characterized in that a stop device (24) "is provided in the compressor cylinder (6), which the axial» movement of the motor piston / and compressor piston (5) under the action of the spring (23) limited. 25. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 24* gekennzeichnet durch eine Einrichtung;» durch welche Wasser in den Verbrennungsraum eingespritzt werden kann.25. Machine according to one of claims 1 to 24 * through an institution; » through which water can be injected into the combustion chamber. 109η ι ?/neeu 109η ι? / Nee u
DE19691945924 1969-09-11 1969-09-11 Free piston machine Pending DE1945924A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19691945924 DE1945924A1 (en) 1969-09-11 1969-09-11 Free piston machine
US00068698A US3777722A (en) 1969-09-11 1970-09-01 Free piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19691945924 DE1945924A1 (en) 1969-09-11 1969-09-11 Free piston machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1945924A1 true DE1945924A1 (en) 1971-03-18

Family

ID=5745139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19691945924 Pending DE1945924A1 (en) 1969-09-11 1969-09-11 Free piston machine

Country Status (2)

Country Link
US (1) US3777722A (en)
DE (1) DE1945924A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019104856A1 (en) * 2019-02-26 2020-08-27 Wabco Gmbh Piston compressor

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5937430U (en) * 1982-03-17 1984-03-09 ハ−クロス・エンジニアリング・(バ−ンステイプル)・リミテツド Rack/pinion device
US5140905A (en) * 1990-11-30 1992-08-25 Mechanical Technology Incorporated Stabilizing gas bearing in free piston machines
WO1998034018A1 (en) * 1997-02-01 1998-08-06 Dancho Zochev Donkov Plunger combustion engine
US6035637A (en) * 1997-07-01 2000-03-14 Sunpower, Inc. Free-piston internal combustion engine
US6216647B1 (en) * 1999-02-22 2001-04-17 Caterpillar Inc. Free piston internal combustion engine with piston head having non-metallic bearing surface
FR2808572B1 (en) * 2000-05-02 2002-08-30 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE FOR ACTUATING A CLUTCH OF A MOTOR VEHICLE
CA2436938C (en) 2000-12-02 2009-11-03 Global Engineered Products, Llc High and low temperature gas actuated cylinder
US6582204B2 (en) * 2001-09-06 2003-06-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Enviromental Protection Agency Fully-controlled, free-piston engine
US6901845B2 (en) * 2001-10-19 2005-06-07 Global Cooling Bv Porous restrictor for gas bearing
AU2002332015A1 (en) 2001-12-18 2003-12-31 Delphi Technologies, Inc. Internal combustion engine using opposed pistons
CN100366874C (en) * 2001-12-18 2008-02-06 机械革新有限公司 Internal combustion engine using opposed pistons
WO2004036723A1 (en) * 2002-10-16 2004-04-29 Matsushita Refrigeration Company Linear motor and liner compressor using the same
US7156056B2 (en) * 2004-06-10 2007-01-02 Achates Power, Llc Two-cycle, opposed-piston internal combustion engine
DE102004061940A1 (en) * 2004-12-22 2006-07-06 Aerolas Gmbh, Aerostatische Lager- Lasertechnik Piston-cylinder-unit for use in compressor, has fluid storage provided between piston and cylinder and formed by fluid discharged from discharging nozzles into storage opening under pressure
DE102005053836A1 (en) * 2005-11-09 2007-05-10 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH compressor
US20080110175A1 (en) * 2006-11-14 2008-05-15 Graham Robert G Cowling for connecting a hot gas source to a stirling engine or a turbine
EP2357348B1 (en) * 2008-12-10 2015-11-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gas lubrication structure for piston, and stirling engine
US8539918B2 (en) * 2009-02-20 2013-09-24 Achates Power, Inc. Multi-cylinder opposed piston engines
US9328692B2 (en) * 2009-02-20 2016-05-03 Achates Power, Inc. Opposed piston engines with controlled provision of lubricant for lubrication and cooling
US8550041B2 (en) * 2009-02-20 2013-10-08 Achates Power, Inc. Cylinder and piston assemblies for opposed piston engines
US8662029B2 (en) 2010-11-23 2014-03-04 Etagen, Inc. High-efficiency linear combustion engine
GB201021406D0 (en) * 2010-12-17 2011-01-26 Libertine Fpe Ltd Free piston engine generator
US9097203B2 (en) * 2011-12-29 2015-08-04 Etagen, Inc. Methods and systems for managing a clearance gap in a piston engine
US9169797B2 (en) 2011-12-29 2015-10-27 Etagen, Inc. Methods and systems for managing a clearance gap in a piston engine
US20130167797A1 (en) 2011-12-29 2013-07-04 Matt Svrcek Methods and systems for managing a clearance gap in a piston engine
US9004038B2 (en) 2011-12-29 2015-04-14 Etagen, Inc. Methods and systems for managing a clearance gap in a piston engine
US8720317B2 (en) 2011-12-29 2014-05-13 Etagen, Inc. Methods and systems for managing a clearance gap in a piston engine
WO2013123311A1 (en) 2012-02-17 2013-08-22 Federal-Mogul Corporation Piston ring for an internal combustion engine
WO2013123301A1 (en) 2012-02-17 2013-08-22 Federal-Mogul Corporation Piston ring for an internal combustion engine
CN104246190B (en) 2012-02-17 2017-04-05 费德罗-莫格尔公司 For the piston ring of internal combustion engine
WO2013123284A1 (en) 2012-02-17 2013-08-22 Federal-Mogul Corporation Piston ring for an internal combustion engine
BR102013003056A2 (en) * 2013-02-07 2014-09-16 Whirlpool Sa FLOW RESTRICTOR AND GAS COMPRESSOR
US10215229B2 (en) * 2013-03-14 2019-02-26 Etagen, Inc. Mechanism for maintaining a clearance gap
KR102278769B1 (en) * 2014-06-24 2021-07-20 엘지전자 주식회사 A linear compressor
KR102088331B1 (en) 2018-07-03 2020-03-12 엘지전자 주식회사 Linear compressor
CN113169654A (en) * 2018-07-24 2021-07-23 曼斯普林能源股份有限公司 Linear electromagnetic machine
KR102357646B1 (en) * 2020-07-20 2022-02-07 엘지전자 주식회사 Linear compressor
KR102345322B1 (en) * 2020-08-11 2021-12-31 엘지전자 주식회사 Linear compressor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2426613A (en) * 1945-08-30 1947-09-02 Maunsell B Jackson Packing means for pistons
FR1022493A (en) * 1950-07-25 1953-03-05 Sealing device between the cylinder and the piston of a machine
US2878990A (en) * 1953-10-30 1959-03-24 Sulzer Ag Upright piston compressor
US2869524A (en) * 1957-12-11 1959-01-20 Baldwin Lima Hamilton Corp Free piston engine
FR1392694A (en) * 1964-02-07 1965-03-19 Soc Es Energie Sa Improvements made to engine gas autogenerators, in particular free piston autogenerators
GB1125524A (en) * 1966-08-04 1968-08-28 British Oxygen Co Ltd A reciprocating piston engine
US3500804A (en) * 1968-12-16 1970-03-17 Anton Braun Free piston engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019104856A1 (en) * 2019-02-26 2020-08-27 Wabco Gmbh Piston compressor

Also Published As

Publication number Publication date
US3777722A (en) 1973-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1945924A1 (en) Free piston machine
DE1601388C3 (en) Sealing arrangement for a piston of an internal combustion engine
DE69520956T2 (en) axial piston
DE3518721A1 (en) Oil-cooled, multipart trunk piston of an internal combustion engine
DE1628152C3 (en) Seal for high pressure compressors and pumps
DE2517066A1 (en) COMBUSTION PROCESS FOR AN EXTERNAL IGNITION PISTON INTERNAL ENGINE WITH HYDROGEN INJECTION
DE3907728C2 (en)
DE2645908C2 (en) Diesel engine
DE4343238A1 (en) Wet cylinder liner
DE2523712C3 (en) Two-stroke internal combustion engine with double pistons
CH619510A5 (en)
DE2934615A1 (en) SELF-IGNITIONING 4-STROKE PISTON PISTON COMBUSTION ENGINE.
DE2813211C2 (en) Pistons
DE10344737B3 (en) Opposed-piston engine of two-stroke type to provide power has individual pistons made from composition of non-ferrous metal and carbon/graphite
DE3104437C2 (en)
DE1576734A1 (en) Arrangement and method for cooling piston pin bearings
EP0095052B1 (en) Piston-connecting rod connection for reciprocating piston internal-combustion engines
DE2541966A1 (en) Internal combustion engine piston - has anular cooling chamber to pass air below piston crown
DE3148488C2 (en)
EP0327595B1 (en) Single-piece, lightweight and low-friction light-metal piston for internal combustion engines
DE2745921A1 (en) COMBUSTION MACHINE WITH HEATING CHAMBER
DE3844430A1 (en) FUEL INJECTION PUMP FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
DE2652177C2 (en) Reciprocating assembly
DE102009034488A1 (en) Piston engine with a Teiltoruszylinder and a Teiltoruskolben
DE4425942C2 (en) Piston for a reciprocating piston internal combustion engine