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Brennkraftmaschine mit auf den Arbeitskolben aufgesetztem Spülpumpenkolben
Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen mit Spül- oder Ladepumpen, deren
Kolben mit dem Arbeitskolben nach Art der Stufenkolben vereinigt ist und deren Pumpenzylinder
eine von der Kreisfläche abweichende Querschnittsgestaltung aufweist. Bekannt sind
beispielsweise Spülpumpen mit rechteckigem oder elliptischem Querschnitt. Wesentliche
Nachteile dieser bekannten Bauart sind die erheblich erschwerte Herstellung und
die schwierige Zentrierung von Arbeits-und Spülpumpenzylinder und -kolben.
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Gegenstand der Erfindung ist eine solche Gestaltung einer Spülpumpe
mit flacher Querschnittsform, daß sich eine verhältnismäßig einfache Herstellung
ergibt und eine genaue Zentrierung der zusammengehörenden Teile leicht möglich ist.
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Zu diesem Zweck wird der Zylinderkörper der Spülpumpe erfindungsgemäß
so gestaltet, daß er innen, mindestens soweit er selbst die Kolbenlauffläche bildet,
kreiszylindrisch begrenzt und im übrigen genügend weit ist, um eine Bearbeitung
seiner inneren Lauffläche gemäß einer vollen Kreiszylinderfläche zu ermöglichen;
in diesen Zylinderkörper werden dann besondere, einen Teil der Kolbenlauffläche
bildende Einsatzstücke eingesetzt, welche die Fläche des Bearbeitungskreises verkleinern,
so daß der Hubraumquerschnitt die Gestalt einer durch seitliche Abschnitte verkleinerten,
jedoch noch einen Teil ihres kreisförmigen Umfanges aufweisenden Kreisfläche besitzt.
Die Gestaltung der Einsatzstücke ist an sich beliebig; zweckmäßig wird man der dem
Hubraum zugekehrten, die Kolbenfläche bildenden Seite dieser Stücke eine leicht
herstellbare, etwa durch eine Ebene oder durch eine Zylinderfläche begrenzte Form
geben. Die durch die Einsatzstücke von der vollen. Kreisfläche abgeteilten Abschnitte
können symmetrisch oder unsymmetrisch verteilt sein, oder es kann auch nur ein einseitiger
Abschnitt, also nur ein Einsatzstück vorgesehen sein.
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Die Erfindung umfaßt ferner auch Anordnungen zur vorteilhaften Ausnutzung
der durch die Einsatzstücke geschaffenen Nebenräume im Pumpengehäuse sowie ein besonders
zweckmäßiges Herstellungsverfahren für solche Pumpen.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen Abb. i bis 3 verschiedene Pumpenquerschnitesformen, Abb. q. und 5 zwei
Möglichkeiten der baulichen Gestaltung des Pumpenzylinders im Querschnitt, Abb.6
und 7 senkrechte Schnitte nach Linie VI-VI bzw. VII-VII der Abb. 5 durch, eine mit
der Pumpe nach Abb.5 ausgestattete Doppelkolbenbrennkraftmaschine.
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Bei der Pumpenquerschnittsform nach Abb. i sind von der ursprünglichen
Kreisform i die symmetrisch zu einem Durchmesser
liegenden Segmentflächen
z-z abgeschnitten, so daß eine von zwei parallelen Seitenkanten 3-3 und zwei Kreisbogenabschnitten
4-4 begrenzte Pumpenquerschnittsfläche 5 übrigbleibt.
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Nach Abb. 2 sind von der Ursprungskreisfläche i wiederum symmetrisch
zu einem Durchmesser liegende, nach auswärts gekrümmte Bogenzweiecke 12-i2 abgetrennt,
so daß sich eine von den Innenbögen 13-13 dieser Bogenzweiecke und zwei Kreisbögen
14-14 begrenzte Pumpenquerschnittsform i 5 ergibt.
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Nach Abb.3 sind die Innenseiten 23 der beiderseits von der Kreisform
i abgeschnittenen Bogenzweiecke 22 nach dem Kreismittelpunkt hin gekrümmt, so daß
der verbleibende Querschnitt 25 :der Pumpe in der Mitte eingeschnürt erscheint.
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Abb.4 zeigt ein Beispiel für die bauliche Gestaltung einer solchen
Pumpe. Der Spülpumpenzylinder 30 ist, wie üblich, kreiszyhndrisch ausgedreht,
und eine der Querschnittsfläche 5 in Abb. i entsprechende wirksame Fläche des Pumpenkolbens
35 ist dadurch gewonnen, daß in den Pumpenzylinder 30 unter sich 'und zur Pumpenachse
parallel verlaufende Wände 31 eingebaut sind, die sich mit ihrem Rand 32 und mit
Ansätzen 33 gegen die Innenwand des Zylinders 3o abstützen und an dieser befestigt
sind.
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Die Deckel der durch die Einsätze 31 vom Pumpenraum (Fläche 35) abgeteilten
Räume 36 können zur Unterbringung von Ventilen. 37 ausgenutzt werden, und die Räume
36 selbst können zur Durchleitung bzw. Aufspeicherung des von der Pumpe geförderten
Mittels dienen. Die Einsätze 31 sichern ferner den Pumpenkolben vor dem Verdrehen.
Es ergibt sich so eine hochwertige wirtschaftliche Ausnutzung aller Pumpenbauteile.
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Die Herstellung eines solchen Pumpenzylinders geschieht vorteilhaft
folgendermaßen: Die an ihren Gleitflächen bearbeiteten Einsätze 31 werden paarweise
auf einen dem Pumpenkolben 35 im Querschnitt genau entsprechenden Lehrkolben aufgesetzt
und an ihren Anlage- und Befestigungsstellen (Kanten 32 sowie Ansätze 33) auf den
genauen Durchmesser des Spiilpumpenzylinders abgedreht; hierauf werden sie zusammen
mit dem Lehrkolben in den vorher ausgedrehten Spülpuinpenzylinder eingesetzt und
mit diesem fest verbunden; erst dann wird der Lehrkolben entfernt. Dieses Herstellungsverfahren
ergibt eine absolut genaue Lage der Einsätze.
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Abb. 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher sich die kreiszylindrischen
Wandungsteile des Spülpumpenzylinders nur über die vom Kolben bestrichenen und die
als. Paß- und Dichtungsstellen erforderlichen Umfangsteile erstrecken. Dies hat
den Vorteil, daß die äußere Formgebung der Spülpumpe nicht mehr an die kreiszylindrische
Form gebunden ist, vielmehr beliebig gestaltet werden kann. Es ergibt sich so der
weitere Vorteil, daß der nicht als Pumpenquerschnittsfläche erforderliche Raum für
die Unterbringung von Ventilen und als Luftleitung besonders zweckentsprechend gestaltet
werden kann. So ist der Spülpumpenzylinder nach Abb.5 im Umriß viereckig ausgebildet
und enthält nur noch kurze kreiszylindrische Stücke 40, die zusammen mit dem Zentrierrand
41 (siehe Abb. 6 und 7) in einer Aufspannung ausgedreht werden. Mit den Zylinderflächen
40 werden gleichzeitig kleine Paßflächen 42 bearbeitet, gegen welche sich Ansätze
43 der Einsätze 44 anlegen und in denen auch gleich die Befestigungsmittel, beispielsweise
Schrauben 45, für die Einsätze vorgesehen sein können. Die zylindrischen Teile 4o
des Spülpumpenzylinders erstrecken sich nur noch um die für die Gegenlage und Dichtung
der Einsätze 44 erforderliche Breite der Einsatzränder 46 über den eigentlichen
Pumpenquerschnitt hinaus.
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Abb.6 und 7 lassen die Anordnung der Pumpe in bezug auf die übrige
Maschine erkennen. Als Beispiel ist eine Doppelkolbenmaschine gewählt, deren Arbeitskolben
5o und 51 durch die mittlere Pleuelstange 52 und die beiden seitlichen Pleuelstangen
53 die dreifach gekröpfte Welle 54 antreiben. Mit dem äußeren Arbeitskolben 51 ist
der Spülpumpenkolben 55 fest verbunden. Die Verbindung der Kolben 51 und 55 mit
den seitlichen Flügelstangen 53 erfolgt durch ein Querhaupt 56, das mitsamt den
Flügelstangenenden innerhalb der Pumpenquerschnittsfläche liegt. Als Pumpenarbeitsraum
dient der zwischen dem Pumpenzylinderdeckel 57 und dem Pumpenkolben 55 liegende
Raum. Die Saugventile 58 liegen zu beiden Längsseiten des Pumpenkolbens im Deckel
57. Dies hat gegenüber der Anordnung unmittelbar über dem Kolben den Vorteil, daß
die Kolbenstirnfläche ganz nahe an die Deckelfläche herangeführt werden kann., die
Ventile also keine zusätzliche Bauhöhe der Maschine verursachen. Die Druckventile
59 sitzen in einer zwischen Deckel 57 und Zylindergehäuse 6o eingespanntem Platte
61 , unmittelbar unter den Saugventilen, so daß die nicht als Pumpenquerschnitt
benutzten, durch die Einsatzwände 44 abgetrennten Teile 63 des Gehäusequerschnittes
zur Aufnahme und Fortleitung der geförderten Luft nutzbar gemacht sind. Diese Räume
63 stehen, wie Abb. 7 erkennen läßt, mit dem Raum unter dem Spülpumpenkolben 55
in Verbindung, so daß auch der für die Förderung nicht benutzte
Teil
des Pumpenraumes mit als Aufnehmerraum dient. Während man bei solchen Anordnungen
bisher die Druckventile wegen Platzmangels meist im Kolben unterbringen mußte, wodurch
die Bauhöhe vergrößert, das Kolbengewicht erhöht und die Ventilteller infolge der
Kolbenbewegung mit zusätzlichen Massenkräften belastet werden, ergibt sich hier
der Vorteil, daß die Ventile festliegen, leicht zugänglich sind und daß für ihre
Unterbringung ein beliebig, großer Raum zur Verfügung steht. Selbstverständlich
können aber Druckventile nach wie vor auch am Kolben selbst angebracht werden.
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Bei der Pumpe nach der Erfindung können die den ursprünglichen Kreisquerschnitt
verringernden Einsätze aus anderem Material (z. B. Gußeisen) wie das Pumpengehäuse
(z. B. Leichtmetall) sein, um einen besonders guten Lauf des hauptsächlich von den
Einsätzen geführten Kolbens zu erzielen.
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Die Erfindung ist auf alle Arten von Brennkraftmaschinen, die eine
Hilfspumpe für gasförmige Stoffe benötigen, anwendbar, unabhängig von der Bauart
(z. B. ob Einkolben-oder Doppelkolbenmotor), von der Betriebsart (z. B. ob mit Verdichtungszündung
oder künstlicher Zündung) und vom Betriebsstoff (öl, brennbare Dampf-Luftgemische,
Gas). Die Pumpen nach der Erfindung können einfach oder doppelt wirkend sein; als
Ausgangsquerschnitt kann statt des vollen Kreisquerschnittes auch ein Kreisringquerschnitt
(bei Stufenkolben) dienen; zu einem Arbeitszylinder können mehrere Pumpen (z. B.
je eine für Luft und Gas) vorgesehen sein.