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Drehschieberabdichtung für Brennkraftmaschinen Gegenstand der Erfindung
ist eine neue Drehschiebera dichturig für Brennkraftinaschinen. Bekanntlich besteht
bei der Verwendung der Drehschiebersteuerungen bei Verbrennungsmotoren, insbesondere
bei solchen, «-elche unmittelbar im Zylinderkopf gelagert sind, die Hauptschwierigkeit
darin, daß es infolge der hohen Temperaturen, welchen derartige Schieber im Betriebe
ausgesetzt sind, unmöglich ist, die Schieber gasdicht einzuschleifen, wie dies beispielsweise
bei Dampfmaschinen erfolgt. Es ist daher not-«-endig, daß der Durchmesser des Schiebers
in kaltem Zustande um ein gewisses Maß kleiner gehalten wird als der Durchmesser
der Bohrung, in welcher er arbeitet, damit er im Betriebe sich seiner Temperatur
entsprechend ausdehnen kann, um in diesem Zustande dicht zu schließen. Da aber derartige
Schieber infolge der ungünstigen Betriebsbedingungen sehr rascher Abnutzung unterliegen,
so gelingt es nicht, auch sehr gut eingepaßte Schieber längere Zeit gasdicht zu
erhalten. Undichtigkeiten aber bedeuten Energieverlust. Man hat daher darauf verzichtet,
diese Schieber in feste Bohrungen einzupassen, sondern man baut dieselben in Lager
ein, die aus zwei gegeneinanderbelveglichen Hälften bestehen, die durch Keildruck,
Federn o. dgl., so belastet sind, claß sie dauernd dichtschließend an den Schieberumfang
angepreßt werden. Zu diesen beweglichen Lagerteilen gehört u. a. auch ein beweglicher
Zylinderboden, der die nach dein Schieber zu gelegene öffnung des Zylinders abschließt
und durch einen federnden Druckring ständig gegen den Umfang des Drehschiebers gepreßt
wird. Hierbei besteht die Gefahr, daß die Explosionsgase infolge ihres starken Druckes
um den beweglichen Zylinderboden herum in das Drehschiebergehäuse entweichen, was
nicht allein einen Energieverlust verursacht, sondern auch den ernsten Nachteil
nach sich zieht, daß diese Abgase sich dem Frischgasgemisch beimischen und dieses
dadurch verschlechtern.
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Durch .die Erfindung werden diese Nachteile dadurch behoben, daß der
Druckring an seinem äußeren Rande mit dem Zylinderkopfgehäuse. und an seinem inneren
Rande mit dem beweglichen Zylinderboden gasdicht verbunden ist, derart, daß ein
Eindringen der Abgase in den ringförmigen Zwischenraum, der zwischen dem äußeren
Umfang des Zylinderbodens und der Zylinderbohrung besteht, nur bis zu dem Druckring
möglich, darüber hinaus aber ausgeschlossen ist. Die Abgase können daher den Zylinder
nur auf dem vorgeschriebenen Wege verlassen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel auf
der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt: Abb. r einen vertikalen Ouerschnitt
durch die Mittelachse eines Verbrennungsmotors senkrecht zur Achse des Drehschiebers,
Abb.2
einen. Querschnitt durch den Zylinderkopf nach Linie 2-2 der Abb. i in vergrößertem
Maßstabe, Abb. 3 ,einen Querschnitt durch den unteren Teil des Zylinderkopfes und
Drehschiebers nach Abb. i in vergrößertem Maßstabe, Abb. d. einen Querschnitt senkrecht
zur Mittelachse des Drehschiebers, Abb. 5 ein Bruchstück der Seitenansicht des Drehschiebers,
Abb.6 eine Draufsicht auf den beweglichen Teil des Zylinderkopfes, Abb. 7 eine Draufsicht
auf den Membranring, Abb. 8 einen OOuerschnitt durch den Membranring nach Linie
8-8 der Abb. 7, Abb. 9 einen Vertikalquerschnitt durch die Längsachse des oberen
Dichtungsschuhes, Abb. io eine Draufsicht auf .den Dichtungsschuh nach Abb. 9, Abb.
i i eine Seitenansicht des Dichtungsschuhes in Richtung des Pfeiles i r der Abb.
9.
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Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, bedeutet i den Arbeitszylinder,
2 den Arbeitskolben und 3 den Kühlmantel des Zylinders.
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ist ein sich über den ganzen Zylinderblock erstreckender Zylinderkopf,
welcher gegen den Zylinderblock durch die Dichtungsplatte 5 abgedichtet ist. An.
dem Zylinderkopf q. befinden sich in einer Bohrung die Drehschieber 6, 6', 6". .
. , welche für je zwei Zylinder paarweise vereinigt und in den Kugellagern 7 gelagert
sind. Die aus Abb. 2 ersichtlichen Stoßstellen zwischen je zwei Drebschieberteilen
6, 6', 6" usw. werden durch Futterringe 7' konaxial erhalten und durch die Mitnehmerstifte
8 zu einem Ganzen vereinigt. Zwischen. den Drehschiebern 6, 6', 6'' und der entsprechenden
Bohrung des Zylinderkopfes ist genügend Spiel vorhanden. Die Drehschieber sind hohl
ausgeführt und besitzen am Umfang zwei diametral gegenüberliegende Öffnungen 9 und
Kanäle io, welche den Schieber durchdringen. Sowohl die Öffnungen. 9 als die Öffnungen
der Kanält# i o dienen als Steuerorgane für den Einlaß des Frischgases und den Auslaß
der verbrannten Gase. Im unteren Teil des Zylinderkopfes q. und gegenüber .dem Drehschieber
befindet sich ein Dichtungsstück i i, wie besonders deutlich aus Abb.3 zu .erkennen
ist. Dieses Dichtungsstück bildet den oberen Abschluß des Arbeitszylinders und enthält
an seiner Oberfläche Öffnungen 9' und ro', die mit den entsprechenden 'Öffnungen
des Drehschiebers zusammenarbeiten. Das Dichtungsstück i r ist axial beweglich und
wird in seiner Lage durch eine Nickelmembran 12 (Abb. 3, 7 und 8) gehalten. Die
Nickelmembran 12 erhält eine gewisse Vorspannung, damit das Dichtungsstück mit einem
gewissen Druck ständig gegen den Schieber gepreßt wird. Wie ersichtlich, besteht
die Membran aus einem aus Nickelblech bestehenidenRing, in welchem eine ringförmige
Erhöhung 12' eingepreßt ist. Die beiderseits dieser ringförmigen Erhöhung befindlichen
flanschartigen Ringteile dienen zum Festspannen der Membran, und zwar wird, wie
aus Abb. 3 ersichtlich, der innere Flanschteil mittels des Mutterringes 13 am Dichtungsstück
i i befestigt, während der äu ßere Flanschteildurch den Mutterring 1.4 gegen eine
entsprechende Anlage des Zylinderkopfes gepreßt wird. Auf diese Weise ist das Dichtungsstück
i i axial beweglich nach Maßgabe der Elastizität der Membran 12, und man erkennt,
daß das Dichtungsstück i i gegen den Drehschieber angepreßt wird, wenn Überdruck
im Arbeitszylinder herrscht.
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Im oberen Teil des Zylinderkopfes gegenüber den dort befindlichen
Öffnungen 9 und io des Drehschiebers befinden sich die aus den Abb. i, 9, io und
i i ersichtlichen Dichtungsschuhe 15 und 15'. Dieselben bestehen aus einem schuhähnlichen
Teil 16, welcher dem Umfange des Drehschiebers angepaßt ist, und einem Zuführungskanal
17. In Richtung der Mittelachse des Schiebers tragen sie einen Ansatz 18, welcher
als Auflagefläche für die im Zylinderkopf in einer besonderen Führung r9 untergebrachten
Druckfedern 2o dient. Am Ende des kanalartigen Teiles 17 ist eine ringförmige Erhöhung
21 angedreht, auf welcher eine ähnliche Dichtungsmembran 22 aufgepreßt ist wie die
Dichtungsmembran 12. Gegenüber derselben befindet sich die Anschlußrohrleitung 23
zum Vergaser.
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Die Einrichtung wirkt wie folgt: Befindet sich der Arbeitszylinder
im Arbeitshub, herrscht also Unterdruck in demselben, dann stehen die Steuerungsorgane
in der aus Abb. i ersichtlichen Stellung, so daß also von der Saugleitung 23 her
durch den hohlen Drehschieber hindurch der Weg für das Frischgas in den Arbeitszylinder
frei ist, das Frischgas strömt ungehindert in das Innere. Während des nun folgenden
Kompres.sions- und Expansionshubes dreht sich der Drehschieber in Richtung des Uhrzeigers,
so daß der Durchlaßkanal io sich in dem Augenblick in seiner Vertikalstellung befindet,
wenn der Auspuff beginnt. Die Öffnung io des Durchlaßkanals steht dann der Öffnung
io' (Abb. 6) des Dichtungsstückes i r gegenüber. Infolge des im Arbeitszylinder
herrschenden Überdruckes ist .das Dichtungsstück gegen den Drehschieber gepreßt,
so daß der Auspuff der Verbrennungsrückstände unter dichtem Abschluß vor sich .geht,
wobei insbesondere keineVerbrennungsrückstände seitlich abirren können. Dies ist
einmal dadurch
gewährleistet, daß die Oberfläche des Dichtungsstückes
an den Umfang des Drehschiebers angepreßt ist und außerdem durch das Vorhandensein
der Membran i2, welche den ringförmigen Raum zwischen dem Dichtungsstück io und
dem ihn umgebenden Zylinder 4 völlig verschließt, so daß sich in diesem Spalt keine
Verbrennungsgase aufhalten können. Diese werden vielmehr ungesäumt durch den Durchlaß
io in den ihnen gegenüberliegenden Dichtungsschuh 15' und dann, wie aus Abb. i zu
ersehen, links seitwärts in das Auspuffrohr abgeführt. Für das Dichthalten der auf
dem oberen Teil des Drehschiebers ruhenden Schuhe 15 und 15' sorgen die Federn
2o, deren Spannung so bemessen ist, daß sie nur so viel Druck auf die Dichtungsschuhe
ausüben, als unbedingt notwendig ist, um ein Abheben des Dichtungsschuhes zu verhindern.
Da der Drehschieber in seiner Bohrung mit reichlichem Spiel arbeitet, fallen alle
unnötigen Reibungswiderstände weg. Auch die infolge des Zylinderüberdruckes ausgeübten
Reaktionen werden nicht von den gegenüberliegenden reibenden Flächen des Drehschiebers
aufgenommen, sondern von den Kugellagern. Während: der Kompressions-, Expansions-
und Auslaßperiode ist das Dichtungsstück i i gegen den Umfang des Drehschiebers
an.gepreßt. Der Antrieb des Drehschiebers erfolgt von der Hauptwelle der Kraftmaschine
aus in der bekannten und üblichen Weise.
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Es ist selbstverständlich, daß der Gegenstand der Erfindung nicht
mit dem in Beschreibung und Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erschöpft
ist, sondern auch alle anderen Ausführungsformen umfaßt, deren Herstellung auf demselben
Grundgedanken der Erfindung beruhen.