DE2621720B2 - Flüssigkeitsgekühlter mehreckiger Kolben einer Rotationskolbenmaschine in Trochoidenbauart - Google Patents

Description

a) die Hohlräume werden von Kanälen (28, 29) gebildet, die parallel zu den Dichtstreifennuten (11) in den Anlage-flachen zwischen den Stirnwänden (24,25) und der äußeren Umfangswand (23) verlaufen und verbunden sind über Bohrungen (34), die in der äußeren Umfangswand (23) im Bereich der Dichtleistennuten (9) parallel zu diesen angeordnet sind, und

b) in den Stirnwänden (24,25) sind die Kühlflüssigkeits-Zufluß- und -Abflußkanäle (30 bzw. 32) vorgesehen.

2. Flüssigkeitsgekühlter mehreckiger Kolben nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Kühlflüssigkeits-Zuflußkanal (30) mit einem Kanal

(28) in der einen Stirnwand (25) und jeweils ein Kühlflüssigkeits-Abflußkanal (32) mit einem Kanal

(29) in der anderen Stirnwand (24) verbunden ist und die Kühlflüssigkeits-Zuflußkanäle (30) von einem in der Lagerfläche des Kolbens vorgesehenen Ringkanal (31) ausgehen, und daß in den Kühlflüssigkeits-Abflußkanälen (32) je eine Drosselstclle (33) vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten mehreckigen Kolben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Kolben ist aus der US-PS 37 99 706 bekannt geworden.

Bei diesem bekannten Kolben sind die von Kühlflüssigkeit durchströmten Hohlräume in üblicher Weise zwischen der äußeren Umfangswand und der inneren Umfangswand angeordnet, und sie nehmen eine relativ große Flüssigkeitsmenge auf, die einerseits das Erreichen der Betriebstemperatur nach einem Kaltstart verzögert und andererseits durch das Hin- und Herschleudern in den Kolbenhohlräumen während des Umlaufs des Kolbens einen Leistungsverlust bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen flüssigkeitsgekühlten Kolben zu schaffen, der ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur ermöglicht und bei dem Leistungsverluste durch Schüttelbewegungen der Kühlflüssigkeit vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird der Kolben im wesentlichen nur im Bereich der Dichtelemente gekühlt, so daß deren Funktion sichergestellt ist. Im übrigen kann der Kolben sehr schnell seine Betriebstemperatur erreichen, und zwar insbesondere im Bereich der Kolbenflanken. Verglichen mit dem bekannten Kolben ist eine wesentlich geringere Kühlflüssigkeitsmenge erforderlich, und, da die Kühlflüssigkeit in Kanälen geführt ist, entfällt auch das die Leistung vermindernde Hin- und Herschieudern der Flüssigkeit im Inneren des Koibens.

Durch die DE-AS 11 45 430 ist ein flüssigkeitsgekühlter Kolben bekannt geworden, bei dem eine Verringerung der im Kolben enthaltenen Kühlflüssigkeiismenge dadurch erreicht wird, daß parallel zu und in verhältnismäßig geringem Abstand von der äußeren Umfangswand eine Zwischenwand vorgesehen ist, die mit der äußeren Umfangswand und den anschließenden Teilen der Stirnwände den von Kühlflüssigkeit durchströmten Raum bildet. Abgesehen davon, daß die Herstellung eines derartigen Kolbens erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringt, werden bei dieser Ausführung die Kolbenflanken intensiv gekühlt, und es wird somit das Erreichen der Betriebstemperatur nach einem Kaltstart verzögert.

Jeweils ein Kühlflüssigkeits-Zuflußkanal kann mit einem Kanal in der einen Stirnwand und jeweils ein Kühlflüssigkeits-Abflußkanal kann mit einem Kanal in der anderen Stirnwand verbunden sein, und die Kühlflüssigkeits-Zuflußkanäle können von einem in der Lagerfläche des Kolbens vorgesehenen Ringkanal ausgehen, und in den Abflußkanälen kann jeweils eine Drosselstelle vorgesehen sein. Die der Lsgerfläche des Kolbens unter Druck zugeführte Schmierflüssigkeit kann auf diese Weise in die Kanäle im Kolben weitergeleitet werden, wobei die Drosselstellen in den Kühlflüssigkeits-Abflußkanälen sicherstellen, daß die Kanäle ständig mit Kühlflüssigkeit gefüllt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einem dreieckigen Kolben in schemalischer Darstellung, wobei ein Seitenteil weggelassen ist,

F i g. 2 einen Teil-Längsschnitt durch den Kolben entlang Linie 11-11 in F i g. 1 im vergrößerten Maßstab,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Kolben entlang Linie ISI-III in Fig. 2 und Fig. 4 und

F i g. 4 einen Teil-Querschnitt durch den Kolben entlang Linie IV-IV in Fi g. 3.

In Fig. 1 isi eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart dargestellt, die ein Gehäuse aufweist, das im wesentlichen aus einem Mantel ί mit zweibogiger innerer Mantelfläche 2 und zwei parallelen Seitenteilen 3 besteht und von einer Exzenterwelle 4 durchsetzt ist, auf deren Exzenter 5 ein dreieckiger Kolben 6 mit einer Lagerbüchse 7 drehbar gelagert ist. Der Kolben 6 trägt an seinen Ecken Dichtleisten 8, die federnd in radialen Nuten 9 angeordnet sind und beim Umlauf des Kolbens 6 in Pfeilrichtung D ständig an der inneren Mantelfläche 2 entlanggleiten, wodurch volumenveränderliche Arbeitskammern A, Bund Cgebildet und gegeneinander abgedichtet werden. Zur seitlichen Abdichtung zwischen dem Kolben 6 und den Seitenteilen 3 sind in jeder Kolbenstirnfläche bogenförmige Dichtstreifen 10 vorgesehen, die in axialen Nuten 11 angeordnet sind, sich zwischen benachbarten Dichtleisten 8 erstrecken und mit diesen durch in axiale Bohrungen 13 eingesetzte Dichtbolzen 12 verbunden

b5 sind und federnd gegen die Seitenwände 14 der Seitenteile 3 gedrückt werden. Zur Durchführung eines Viertaktverfahrens in jeder dieser Arbeitskammern sind im Mantel 1 ein EinlaCkanal 15 für die Zuführung von

Frischgas, eine Zündeinrichtung 16 und ein Auslaßkanal 17 für den Ausschub von verbrannten Gasen vorgesehen. Das Frischgas kann aber auch anstelle über den Einlaßkanal 15 auf bekannte Weise über einen strichpunktiert dargestellten Seiteneinlaf. 18 in einem oder beiden der Seitenteile 3 zugeführt werden.

Zur Schmierung und gleichzeitigen Kühlung der Lagerbüchse 7 ist in der Exzenterwelle 4 eine zentrale Bohrung 19 vorgesehen, von der eine an der äußeren Umfangsfläche des Exzenters 5 mündende radiale Bohrung 29 abzweigt Von einer nicht gezeigten Pumpe wird in die zentrale Bohrung 19 unter Druck Schmierflüssigkeit gefördert, welche über die radiale Bohrung 20 in die Lagerbüchse 7 gelangt. Um ein Übertreten der Kühl- und Schmierflüssigkeit aus dem Bereich der Exzenterwelle 4 und der Lagerbüchse 7 radial nach außen gegen die Dichteiemente 8,10 und 12 sowie in die Arbeitskammern A. Bund C zu verhindern, ist in jeder Kolbenstirnfläche in einer konzentrischen Ringnut 21 eine axialbewegliche Innendichtung 22 angeordnet, die federnd gegen die Seitenwand 14 des benachbarten Seitenteiles 3 gedruckt wird und mit dieser dichtend zusammenwirkt.

Aus Fig.2 geht hervor, daß der Kolben 6 aus einer Kolbenflanken bildenden äußeren Umfangswand 23 und einer die zentrale Lagernabe bildenden inneren Umfangswand 26 sowie zwei zueinander parallelen Stirnwänden 24 und 25 zusammengesetzt i t. die an ihren Berührungsstellen beispielsweise durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind. Mit der Lagerbüchse 7 ist der Kolben 6 auf dem Exzenter 5 der Exzenterwelle 4 gelagert. Die Stirnwände 24 und 25 sind — wie durch die strichpunktierte Linie ^erkennbar — aus Gleichteilen gefertigt, wobei die Stirnwand 24 mit einer Innenverzahnung 27 versehen ist. die mit einem nicht gezeigten, an einem Seitenteil 3 befestigten Ritzel im Eingriff steht und eine bestimmte Phasenlage des Kolbens 6 zur inneren Mantelfläche 2 des Gehäuses bewirkt. Die Stirnwände 24 und 25 weisen ferner die Nuten 11 zur Aufnahme der nichtgezeigten Dichtstreifen sowie Ringnuten 21 zur Aufnahme der nicht gezeigten Innendichtungen auf. Parallel zu und axial hinter den Nuten 11 für die Dichtstreifen sind in den Innenflächen 24a und 25a der Stirnwände 24 und 25 im Bereich jeder Kolbenflanke Kanäle 28 und 29 vorgesehen, welche von den Stirnflächen der äußeren Umfangswand 23 abgedeckt sind. In den Kanal 28 in der Stirnwand 25 mündet ein radialer Kühiiiüssigkeits-Zuflußkanal 30, der durch die Lagerbüchse 7 hindurchgeführt und an einen Ringkanal 31 in der Lagerbüchse 7 angeschlossen ist, der ständig mit der Mündung der radialen Bohrung 20 auf dem Exzenter 5 in Verbindung steht. Vom Kanal 29 in der Stirnwand 24 führt ein Kühlflüssigkeits-Abflußkanal 32 radial nach innen und mündet zwischen der Innenverzahnung 27 und der Lagerbüchse 7. An der Mündung des Kühlflüssigkeits-Abflußkanals 32 ist eine Drosselstelle 3? vorgesehen, die so bemessen ist, daß im Betrieb eine ständige Füllung der Kanäle gewährleistet ist und die durchfließende Kühlflüssigkeitsmenge eine ausreichende Kühlung des Kolbens im Bereich der Dichtelemente bewirkt.

Aus F i g. 3, in der eine von drei Kolbenflanken im Längsschnitt gezeigt ist. ist erkennbar, daß der in der Stirnwand 25 angeordnete, parallel und mit geringem Abstand zu der Nut 11 verlaufende Kanal 28 über zwei Bohrungen 34 mit dem in der Stirnwand 24 angeordneten, ebenfalls parallel und mit geringem Abstand zu der Nut 11 verlaufende Kanal 29 in Verbindung steht, wobei die Bohrungen 34 in der äußeren Umfangswand 23 parallel zu und ip geringem Abstand von den Nuten 9 für die Dichtleisten verlaufen. Die durch die Mündung des Zufiußkanals 30 eintretende Kühlflüssigkeit kann somit durch den Kanal 28 über die Bohrungen 34 in den Kanal 29 fließen und dabei die Bereiche der Nuten 11 für d-c Dichtstreifen sowie der Nuten 9 für die Dichtleisten, aber auch der Bohrungen 13 für die Dichtbolzen kühlen und über den Abflußkanal 32 abfließen.

Wie auch aus F i g. 4 ersichtlich ist, weist jede Kolbenflanke einen eigenen Kühlkreislauf auf. der von den Kanälen 28 und 29 und den diese verbindenden Bohrungen 34 im Bereich jeder Kolbenflanke sowie einen eigenen Kühlflüssigkeits-Zuflußkanal 30 und

J5 -Abflußkana! 32 gebildet ist.

In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels Können die Kanäle 28 und 29 statt in den Stirnwänden 25 und 24 ganz oder teilweise in den Stirnflächen der äußeren Umfangswand 23 angeordnet sein und von den Innenflächen 24a und. 25a der Stirnwände abgedeckt werden. Während im Beispiel die äußere Umfangswand 23 aus sich von Ecke zu Ecke des Kolbens 6 erstreckenden Einzelteilen 23f>besteht, die an ihren Berührungsstellen 23a zum Beispiel durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind, kann die äußere Umfangswand 23 auch einstückig mit der als Lagemabe ausgebildeten inneren Umfangswand 26 verbunden sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsgekühlter mehreckiger Kolben einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, der aus einem eine äußere, Kolbennanken bildende Umfangswand und eine innere Umfangswand aufweisenden Mittelteil und Stirnwänden zusammengesetzt ist, an seinen Ecken radiale Dichtleistennuten und in seinen Stirnwänden zwischen benachbarten Ecken Dichtstreifennuten aufweist und von Kühlflüssigkeit durchströmte Hohlräume enthält, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: