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Verbrennungskraftmaschine mit ringförmigem Kolben. DieErfindung bezieht
sich auf eineVerhrennungskraftmaschine mit ringförmigem oder unterteiltem, ,d. h.
in mehrere Einzelkolben zerlegtem Kolben. Die Einzelkolben, die voll oder ringförmig
sein können, laufen in parallelachsialen Zylindern. Die überschüssige Wärme aus
dem oder den Kolben wird außen-und innenliegenden Kühlräumen des Zylinders zugeführt.
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Nach der Erfindung wird die Maschine so
ausgebildet,
daß der Ringkolben oder jeder Einzelkolben des unterteilten Kolbens auf oder in
einem rohrförmigen Kühlraum gleitet, der nur die Aufgabe hat, die überschüssige
Wärme aus dein Kolben und den Zylinderwänden abzuleiten.
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Ringförmige und unterteilte Kolbens .sind l;ei Verbrennungskraftmaschinen
bekannt. Es ist al:er neu, solche Kolben und die Kühlräume ihrer Zylinder so auszubilden,
daß die Kühlräume mir diese eineAufgabe zu erfüllen haben.
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Bei einer Zweitaktmaschine ist vongeschlagarn worden, einen ringförmigen
Kolben in einem Zylinder mit dem üblichen äußeren Kühlmantel auf tinenl zweiten
Kühlmantel gleiten zu lassen, der die innere Lauffläche des Ringkolbens bildet und
als Zylinder für die Ladepumpe dient. Hier ist offenbar der innere Kühlmantel überlastet,
denn er soll nicht nur die überschüssige Wärme dies Arbcefttskolbenvs abveiten -
eiere Aufga;l:e, dlie l iqi einer modernen Kraftmaschine mit hohor Zelinderleistung
den Kühlmantel schon sehr stark beansprucht -, sondern außerdem noch die Verdichtungswärme
des Gemischs in der Ladepumpe abführen.
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Offenbar ist eine solche :Maschine für inoclerne Verhältnisse nicht
geeignet, weil ihre Kühlung nicht ausreicht. Eine befriedigende Kühlung ist bei
einer modernen Maschine eben nur möglich, wenn ihre Kühlung nur ihre Hauptaufgabe
zu erfüllen braucht und nicht durch Neuaufgaben überlastet wird.
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Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, bei einem Ringkolben
den Innendurchmesser und die Ringbreite in ein bestimmtes Verhältnis zu brin-en.
Das Verhältnis inuß so festgelegt werden, daß der Innendurchmesser des Kolbens nicht
kleiner ist als ein Viertel des Außendurclnnessers, unKl die Ringbreite so groß
ist, claß der Kolben seine ganze ühersclrüssige Wärme abgeben kann.
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Diese Bedingung ist von .größter. Wichtigkeit. Bekanntlich darf der
Durchmesser eines vollen Kolbens einen gewissen, von der Ausführung des Kolbens
und der Leitfähigkeit seines Baustoffs bedingten Höchstwert nicht überschreiten.
Dieser Höchstwert ist Tür einen Gußeisenkolben einer Zweitakt-Dieselmaschine etwa
d.oo mm. Bei einer einfach wirkenden Maschine ist die indizierte Leistung eines
Zylinders von solchem Durchniesser etwa 200 P. S.
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Um die Zylinderleistung zu erhöhen, hat man versucht, die Kolben hohl
zu machen und durch eine Flüssigkeit von innen zu kühlen. Diese Lösung ist aber
nicht z« eckmäl:@ig, denn die erforderlichen beweglichen Rohrleitungen sind Störungen
unterworfen und stellen in die Schulung der Bedienungsniannschaft einige Anforderungen,
auch rufen sie stärkere Massenwirkungen hervor.
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Bei einer Maschine mit Ringkolben ist die Zyl nnde.rleisturg dagegen
nur durch die Schwierigkeiten beschränkt die sich denn Guß sehr großer Zylinder
entgegenstellen. Theoretisch kann man (lem Kolben jeden beliebigen Durchmesser unf
damit dem Zvliii""f!er jede beliebige Leistung gehen, und die Erhöhung der Leistung
ist nicht an verwickelte Konstruktionen gebunden wie beim Hohlkolben finit Inaienkiihluiig.
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Beie dem heutigen Stande der Technik sind Zylinder von etwa i 80o
min Durchmesser noch ohne Schwierigkeit ausführbar. Der Außendurchmesser des inneren
Kühlraums oder, was dasselbe ist, der Innendurchmesser dies Ringkolbens soll, wie
oben festgelegt, ein Viertel des Außendurchmessers betragen. Bei drein Außendurchmesser
von r 80o mm eist das ein Kleinstwert von :15o inin. Bei vollen Kolben wurde festgestellt,
claß die Wä rineableitung bei einem Durchniesser von 300 min keine Schwierigkeiten
macht. Der Ring kann daher eine Breite von 30o nim erhalten.. Diese Ringbreite ergibt
Tür (Im Außen @lurchmsser von i8oo irrirr einon Innendurchmesser von 1200111111,
<1.11. fast das Dreifache iles Kleinstwertes. Die Lon,sturng einfies solchen
Zylinvlers ist etwa 2200 P. S.
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Auf der Zeichming sind einige AusfifhrunisEeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i zeigt ini I-XCliS1aI(Itlreliscliiiitt eine doppelt wirkende
-Maschine mit einfachem Ringkolben. Abb. 2 und 3 zeigen rin Achsialschnitt nach
Linie II-II der Abb. 3 und für Tiber dein Kolben geschnittenen Grundriß eine einfach
wirkende Maschine mit unterteiltem, in mehrere Vollkolben zerlegtem Kolben. Abb.
d. zeigt rin Achsialdurchschnitt ehre einfach wirkende Maschine mit unterteiltem
Ringkolben.
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Bei der doppeltwir kenden Viertaktniaschine rmc.h Abb. i gleitet ein
Ringkoll-_en i in einem ringförmigen Zylinder 2 auf einem rohrförinigen Kühlraum
B. Der Zylinder hat den üblichen äußeren Kühlmantel 7. Zur Abdichtung des Kolbens
sind innere Ringe 3 und äußere Ringe d. angebracht. Die Abdichtung der hohlen Kolbenstange
erfolgt durch Ringe 5 im Zylinderdeckel 6.
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Der Kolben wird in. :dieser Weise innen und außen, gekühlt. Jeder
Punkt des Kolbens erfährt eine wirksame Kühlung, obgleich die Kolbenfläche groß
ist.
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Das Gemisch tritt durch die selbsttätigen Einlaßventile 9 ein. Die
Auspuffventile 1o sind gesteuert.
Diese Anordnung beseitigt auch
die bisher bei doppelt wirkenden Maschinen vorliegende Schwierigkeit einer guten
Kühlung .der Kol-
benstange.
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Bei der Maschine nach .Abb. 2 und 3 eist die Gesamtfläche eines gedachten
Kolbens in eine Anzahl von Einzelkolben 28 zerlegt, die ,ihre eigenen Zyliinder
29 haLen. Die ZyEnder sind .mit einem gemeinsamen Verbrennun,0srauin 30 versehen.
Die Kolben 28 arbeiten auf einem Kreuzkopf 31, an dem iihre KolLienstangen befestigt
sind.
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Die Zylinder können für seich miit Kühlmäntein ausgerüstet sein. Im
vorliegenden Falle sind sie aber von einem gemeinschaftlichen, rohrförmigen Kühlmantel
32 umge:en, der die Wärme nach außen, zum äußeren Uminder Zylindergruppe, und nach
innen, zur Achse der Gruppe, ableitet. Der Kühlmantel 32 steht mit einem inittlerenKühlratim
35 in Verbin,llunig, der -am Boden der Auspuffleitung 3-. unter der Mündung der
Auspuffs;chl:itz@e 33 liegt.
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Die Gesamtfläche der Einzelkolben ist weit größer, als sie bei einem
einzigen in einem Zylinter arbeitenden großen Kolben sein könnte; der gemeinsame
Verbrennungsraum macht eine L,esondere Ven:tilein.richtuni- un,d Steuerung für jeden
Zylinder unnötig, und die Zylinder werden gründlich gekühlt.
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Die Maschine nach drein Abb. 4. und 5 ist ein Beispiel für die Unterteilung
eines Ringkolbens. Der einfache Kolbm der lUas.chine nach Abb. i ist hier in zwei
gleichachsige Ri:ngkol:bm, einen .inneren 16 und einen äußeren 17, zerlegt, die
nach unten verlängert und an einem gemeinsamen Kreuzkopf 28 befestigt sirr 1, ähnlich
wie die Kolbenstangen der -Niasc:liine .nach Abb. 2 und 3.
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DasZylindergußstück36 enthält einen inneren ringförmigen Zylinder
i8 für den inneren Kolben 16, einen äußeren ringförmigen Zylinder i9 für den Kolben
17, innere und äußere Kühlmäntel 23 und 24 und einen ringförmigen Kühlmantel 37
z«oischen den Ko1Len 16 und 17 und einen mittleren Kühlraum 25. Die beiden Zvlimder
18 und i9 haben einen beineinsam,en Verbrennungsraum 22. Ihre Auspuffschlitze 2o
und 21 münden in die LeituA;g 3d-.
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Der Zylindlerdecke126 i,sit ringförmig und wird von in Augen 38 des
Zylinders 36 eingesetzten und an Auge" 39 des Deckels 26 angreifenden Spannstangen
27 gehalten. Die Kolben 16 und 17 sind durch Ringe .l.o und .ti gegen den Zylinder
36, durch Range .I2 gegen den. Rohrmantel 37 und durch Ringe .I3 .gegen den Deckel
26 .abgeidichtet.