DE2061965C3 - Heissgas-Kolbenkraftmaschlne mit einer Stange und einem dieser beweglich zugeordneten und diese umgebenden Element, zwischen denen sich eine von Flüssigkeit unterstützte Rollmembran zur Abdichtung sowie ein Pumpring befindet - Google Patents

Description

Kompressionsraum 4, während sich oberhalb des Verdrängers 3 din Expansionsraum 5 befindet. Diese beiden Räume stehen über einen Kühler 6, einen Regenerator 7 und einen Erhitzer 8 miteinander in Verbindung.

Der Kolben 2 ist über eine hohle Koloenstange 9 mit einem nicht dargestellten Getriebe verbunden, das sich in einem nicht dargestellten Kurbelkasten mit Schmieröl befindet Der Verdränger 3 ist über eine Verdrängerstange 10, die durch den Kolben 2 und die Kolbenstange 9 geführt wird, gleichfalls mit dem nicht dargestellten Getriebe verbunden.

Zwischen dem Kolben 2 und der Verdrängerstange 10 befindet sich eine Rollmembran 11, die den mit einem gasförmigen Arbeitsmedium gefüllten Kompressiorjsraum 4 vor. einem Flüssigkeitsraum 12 trennt. Ferner befindet sich eine den Kompressionsraum 4 von einem Flüssigkeitsraum 14 trennende Rollmembran 13 zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinder 1. Der Flüssigkeitsraum 12 steht in offener Verbindung mit dem Flüssigkeitsraum 14. Die Rollmembranen sorgen dafür, daß kein Arbeitsmedium in den Kurbelkasten gelangen kann, und daß umgekehrt kein Schmieröl aus dem Kurbelkasten den Kompressionsraum, den Regenerator, usw. verunreinigen kann.

Mittels eines zwischen der Kolbenstange 9 und der Verdrängerstange 10 liegenden und sich mit der Kolbenstange mitbewegenden Pumprings 15 kann Schmieröl aus dem Kurbelkasten zu den Flüssigkeitsräumen 12 und 14 gepumpt werden, um dort die Rollmembranen 11 und 13 zu unterstützen. Weite-hin ist eine Regelvorrichtung 16 vorhanden, die dafür sorgt, daß jeweils soviel Schmieröl aus den Flüssigkeitsräumen 12 und 14 zu dem Kurbelkasten geführt wird, daß über den Rollmembranen 11 und 13 ein wenigstens nahezu dauerhafter Druckunterschied herrscht. Da die Arbeitsweise und Konstruktion der Rollmembranen und der Regelvorrichtung bekannt sind, erübrigt sich hier eine nähore Erläuterung.

Der Pumpring 15 besteht hier aus einer Büchse 17, die sich eng an die Verdrängerstange 10 und an einen oben an der Büchse angeordneten Schrumpfring 18 anschließt. Der Schrumpfring 18 drückt die Büchse 17 an der oberen Seite gegen die Verdrängerstange, und sorgt dafür, daß bei einer relativen Bewegung der Kolben- und Verdrängerstange Schmieröl zu den Flüssigkeitsräumen 12 und 14 gepumpt wird, während der Pumpring in Richtung des Flüssigkeitsraumes 12 zum Kurbelkasten als Abdichtung fungiert. Natürlich sind auch andere Ausführungsarten des Pumpringes möglich, wie sie z.B. in der NL-PS 1 12 657 beschrieben werden.

Der Pumpring 15 ist ferner mit einer in der Außenwand der Büchse 17 angeordneten herumlaufenden Nut 19 versehen.

Zwischen dem Kolben 2 bzw. der Kolbenstange 9 und der Verdrängerstange 10 ist eine Büchse 20 vorgesehen, die über einen O-Ring 21 auf abdichtende Weise in den Kolben/Kolbenstange aufgenommen und über Schrauben 24 dran befestigt ist.

Die Rollmembran 11 ist hier an der Büchse 20 befestigt.

Die Büchse 20 weist an ihrem vom Kompressionsraum 4 abgewandten Ende eine den Pumpring 15 teilweise umgebende Verjüngung 25 auf. Die Verjüngung 25 ist mit einer in der Innenwand angeordneten, herumlaufenden Nut 26 versehen, die zusammen mit der Nut 19 des Pumpringes 15 einen torusförmigen Kanal bildet. Die Verjüngung weist fernerhin eine radiale öffnung 27 auf, über die ein Draht 28 dem torusförmigen Kanal zugeführt ist. Der Draht besitzt einen solchen Querschnitt, daß er einerseits mit Spielraum in dem Kanal aufgenommen ist, so daß der Pumpring geringen Bewegungen der Verdrängerstange innerhalb der Führung folgen kann, und andererseits den Pumpring innerhalb der Verjüngung der Büchse festhält.

Ferner ist zur Abdichtung ein O-Ring 29 sowie ein Einstellring 30 vorhanden. Soll nun der Pumpring 15 aus dem Heißgasmotor entfernt werden, so werden die Schrauben 24 gelockert und entfernt und zugleich die Rollmembran 11 von der Büchse 20 und/oder der Verdrängerstange 10 gelöst. Sodann wird die Büchse 20 nach oben geschoben, wobei der Draht 28 dafür sorgt, daß der um die Verdrängerstange 10 geklemmte Pumpring 15 mit der Büchse 20 nach oben geführt wird. Durch Entfernung des Drahts 28 über Öffnung 27 wird die Kupplung zwischen dem Pumpring 15 und der Büchse 20 unterbrochen. Die Montage eines Pumpringes in den Heißgasmotor findet in umgekehrte Folge statt.

F i g. 2a stellt das Gefüge aus Verdrängerstange-Kolben/Kolbensiange der F i g. 1 vergrößert dar. Für F i g. 1 entsprechende Einzelteile werden dieselben Bezugsziffern verwendet.

Fig. 2b stellt einen Querschnitt der Stelle 116 der F i g. 2a dar.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung endet die Büchse 20 in der Stirnfläche des Kolbens 2 und bildet ein Teil der Büchseninnenwand eine Begrenzung des Flüssigkeitsraumes 12. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die Büchse nicht bis zur Kolbenstirnfläche reicht, sondern beispielsweise in der Kolbenstange endet. In letzterem Fall wäre die Büchse dann dadurch erreichbar, daß der Kolben von der Kolbenstange entfernt wird. Weiterhin kann der Flüssigkeitsraum 11 auch durch Wandteile des Kolbens 2 statt durch Wandteile der Büchse 20 begrenzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Heißgas-Kolbenkraftmaschine mit einer Stange und einem dieser beweglich zugeordneten und diese umgebenden Element, insbesondere einer Kolbenstange und einer darin beweglichen Verdrängerstange, wobei zur Abdichtung zwischen Stange und umgebendem Element wenigstens eine von Flüssigkeit unterstützte Rollmembran vorhanden ist, die einen Gasraum von einem die Unterstützungsflüssigkeit enthaltenden Raum trennt, wobei an der dem Flüssigkeitsraum zugewandten Seite der Rollmembran zwischen der Stange und dem umgebenden Element ein Pumpring vorhanden ist, der sich, während die Vorrichtung im Betrieb ist, mit dem umgebenden Element mitbewegt und dem Flüssigkeitsraum Flüssigkeit zuführen kann, wobei das umgebende Element über die gesamte, sich von dem Pumpring in Richtung des Gasraumes erstreckende *o Längsseite einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser der Stange, und wobei auf diese Weise ein Spalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spalt eine die Stange (10) umgebende Büchse (20) *5 angeordnet ist, die wenigstens in axialer Richtung dem umgebenden Element (2, 9) unbeweglich zugeordnet und abdichtend darin aufgenommen ist, wobei das von dem Gasraum (4, 5) abgewandte Ende der Büchse (20) eine Verjüngung (25) aufweist, die den Pumpring (15) wenigstens teilweise umgibt, wobei die einander zugewandten Wandteile der Verjüngung (25) und des Pumpringes (15) mit sich quer zur axialen Richtung erstreckenden und einander gegenüberliegenden Nuten (26, 19) versehen sind, in denen über eine radiale Öffnung (27) in der Wand der Verjüngung (25) ein draht- oder bandförmiges Verbindungselement 12S) angeordnet ist.

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Heißgas-Kolbenkraftmaschine mit einer Stange und einem dieser beweglich zugeordneten und diese umgebenden Element, insbesondere einer Kolbenstange und einer darin beweglichen Verdrängerstange, wobei zur Abdichtung zwischen Stange und umgebendem Element wenigstens eine von Flüssigkeit unterstützte Rollmembran vorhanden ist, die einen Gasraum von einem die Unterstützungsflüssigkeit enthaltenden Raum trennt, wobei an der dem Flüssigkeitsraum zugewandten Seite der Rollmembran zwischen der Stange und dem umgebenden Element ein Pumpring vorhanden ist, der sich, während die Vorrichtung im Betrieb ist, mit dem umgebenden Element mitbewegt und dem Flüssigkeitsraum Flüssigkeit zuführen kann, wobei das umgebende Element über die gesamte, sich von dem Pumpring in Richtung des Gasraumes erstreckende Längsseite einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser der Stange, und wobei auf diese Weise ein Spalt gebildet ist.

   Eine Heißgas-Kolbenmaschine der obenerwähnten Art ist aus der US-PS 33 02 392 bekannt. Mit Heißgas-Kolbenmaschinen werden Heißgaskolbenmotoren und Gaskältemaschinen gemeint.

   Bei diesen bekannten Maschinen ist der Gasraum meistens der Arbeitsraum, doch kann er, wie bei den Heißgaskolbenmaschinen des Verdrängertyps, auch der Pufferraum sein. Die Rollembran verhindert, daß einerseits Gas aus dem Arbeitsraum entflieht und andererseits Verunreinigung wie Schmiermittel in diesen Raum gelangen. Während die Maschine im Betrieb ist, wird dem Flüssigkeitsraum unter der Rollmembran durch den Pumpring Flüssigkeit zugeführt, während meistens eine Regelvorrichtung dafür sorgt, daß soviel Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum abgeführt wird, daß ein bestimmter, gewünschter, konstanter Druckunterschied über der Rollmembran beibehalten wird. Pumpringe und ihre Arbeitsweise sind bekannt und werden z. B. in der NL-PS 1 12 657 beschrieben.

   Eine Schwierigkeit bei der bekannten Maschine bildet das Einsetzen eines Pumpringes in die Maschine, bzw. dessen Entfernung aus der Maschine. Diese Schwierigkeit ergibt sich namentlich bei den Heißgaskolbenmaschinen des Verdrängertyps, wobei das Einsetzen bzw. Entfernen des Pumpringes eine lästige und zeitraubende Montage, bzw. Demontage verursacht. Der Grund dafür ist die Tatsache, daß sich der Pumpring in relativ großer Entfernung von dem Kolben bzw. Verdränger zwischen der Kolben- und Verdrängerstange befindet und daß die Montage bzw. Demontage des Putnprings am vorteilhafteten vom Gasraum aus stattfindet. Wenn der die Verdrängerstange umklemmende, doch zusammen mit der Kolbenstange bzw. dem Kolben da= über verschiebbare Pumpring einmal montiert ist, ^o ist er schwierig aus dem Gasraum demontierbar. Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verhinderung der dargestellten Schwierigkeit und die Schaffung einer Maschine, bei der das Einsetzen, bzw. Entfernen des Pumpringes auf einfache und schnelle Art und Weise stattfinden kann.

   Zur Verwirklichung dieses Zieles ist die Maschine erfindungsgemäß dadurch gekennzeiennet, daß im Spalt eine die Stange umgebende Büchse vorgesehen ist, die, wenigstens in axialer Richtung, dem umgebenden Element unbeweglich zugeordnet und abdichtend darin aufgenommen ist, wobei das von dem Gasraum abgewandte Büchsenende eine Verjüngung aufweist, die den Pumpring wenigstens teilweise umgibt, wobei die einander zugewandten Wandteile der Verjüngung und des Pumpringes mit sich quer zur axialen Richtung erstrekkenden und einander gegenüberliegenden Nuten versehen sind, in denen über eine radiale Öffnung in der Wand der Verjüngung ein draht- oder bandförmiges Verbindungselement angeordnet ist.

   Das Einsetzen bzw. Entfernen des Pumpringes findet nun auf leichte Weise durch das Einsetzen bzw. Entfernen der Büchse statt, an die der Pumpring über das draht- oder bandförmige Verbindungselement in dem von Nuten gebildeten gemeinschaftlichen Kanal gekuppelt ist.

   Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

   F i g. 1 eine schematische und nicht maßstabsgetreue Darstellung eines Teiles eines Heißgasmotors mit einer Verdrängerstange und einem diese umgebenden Kolben/Kolbenstange,

   F i g. 2 das Gefüge aus Verdrängerstange-Kolben/Kolbenstange der F i g. 2 abgesondert und im größeren Maßstab.

   In F i g. 1 wird mit der Bezugsziffer 1 ein Zylinder bezeichnet, in dem sich ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 bewegen können. Zwischen dem Kolben 2 und der Unterseite des Verdrängers 3 befindet sich ein