DE828337C - Vorrichtung fuer zwei in bezug aufeinander hin und her bewegliche Koerper - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 17. JANUAR 1952

X 1854 XII/47f

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit zwei in bezug aufeinander beweglichen Körpern, von denen einer mit einem zylindrischen Teil in eine Bo'hrung des anderen hineinpaßt und am einen Ende des Spaltes zwischen den einander zugewendeten, mit Schmiermittel versehenen Oberflächen des zylindrischen Teiles bzw. der entsprechenden Bohrung der beiden Körper ein Gas mit einem den Druck des Gases am anderen Ende des Spaltes übersteigenden Druck vorhanden ist.

Derartige Einrichtungen, die z. B. bei der Durchführung einer Kolbenstange durch eine Stopfbuchse eines Zylinderdeckels vorkommen, sollen immer derart ausgebildet sein, daß durch den zwischen zwei in bezug aufeinander beweglichen Körpern vorhandenen Spalt infolge des Druckunterschiedes zwischen dem Gas am einen Ende und dem Gas am anderen Ende des Spaltes kein Gas entweicht.

Solche Führungen erfordern Schmierung. Infolgedessen ist im erwähnten Spalt immer Schmiermittel vorhanden. Es hat sich herausgestellt, daß in der Praxis fast immer, seien es auch nur geringe Mengen, Schmiermittel zum Ende des Spaltes mit dem höheren Gasdruck befördert werden.

In bestimmten Fällen, wie z. B. bei Motoren mit Innenverbrennung, wird diese Beförderung, abgesehen von einem etwaigen Verlust an Schmiermittel, keine ernstlichen Schwierigkeiten l>ereiten. In anderen Fällen, wie z. B. bei Motoren mit Außenverbrennung, nach dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip arbeitenden Kühlmaschinen, Luftkompressoren o. dgl. soll ein derartiger Schmiermitteltransport vermieden werden, z. B. um Verschmutzung des Inneren der Maschine zu verhindern.

Die vorliegende Erfindung bezweckt Mittel zu schaffen, wodurch bei der eingangs erwähnten Vorrichtung sowohl dem Gasdurchlaß von dem Raum mit höherem Druck durch den Spalt zum Raum mit niedrigerem Druck als auch dem Schmiermittel-

transport durch den Spalt zum Raum mit dem Gas unter höherem Druck entgegengewirkt wird. Trotzdem kann die Länge der betreffenden Vorrichtung innerhalb angemessener Grenzen gehalten werden. Die Vorrichtung nach der Erfindung \veist das Merkmal auf, daß überflüssige Schmiermittel von einem einen Teil der Körper bildenden, eine Abstreifwirkung ausübenden Organ von der Oberfläche des anderen Körpers entfernt wird und der

ίο von dem vor dem Abstreiforgan liegenden Teil des abzustreifenden Körpers mitbegrenzte Raum, der an demjenigen Ende des Spaltes liegt, wo das Gas unter höherem Druck vorhanden ist, mit einem Kanalsystem in Verbindung steht, das hinter dem die Abstreifwirkung ausübenden Organ an der Oberfläche des abzustreifenden Körpers mündet, wobei zwischen diesen Mündungen und demjenigen Ende des Spaltes, wo sich das Gas unter niedrigerem Druck befindet, dem Spalt Schmiermittel unter einem derartigen Druck zugeführt wird, das infolge des Widerstandes im Spaltteil zwischen dem Ende des Spaltes, wo sich das Gas unter höherem Druck befindet, und der Zuführungsstelle des Schmiermittels dieses Schmiermittel ausschließlieh zu demjenigen Ende des Spaltes abfließen kann, wo das Gas unter niedrigerem Druck vorhanden ist.

Der dem Schmiermittel im erwähnten Spaltteil

entgegengesetzte Widerstand ist von der Art, z. B.

von der Form des Spaltes abhängig. Dieser Spalt kann z. B. labyrinthartig ausgebildet sein. Der Widerstand ist weiter von den Gasdrücken beiderseits des Spaltes abhängig. Außerdem kann die relative Bewegung der einander zugewendeten Oberflächen der beiden Körper einen zusätzlichen Widerstand verursachen.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung weist z. B. das Merkmal auf, daß der Spaltteil zwischen dem Abstreiforgan und der Zuführungsstelle des Schmiermittels wenigstens teilweise konisch ausgebildet ist, und dieser konische Spalt ist derart bemessen, daß bei der Hinundherbewegung der beiden Körper das Schmiermittel im konischen Spalt zu der Zuführungsstelle zurückgepumpt wird.

Hierdurch wird erzielt, daß im Spalt stets eine Menge Schmiermittel vorhanden ist. Diese Flüssigkeitsmenge verhütet, wenigstens verringert Durchlässe des Gases unter höherem Druck zu dem das Gas unter niedrigerem Druck enthaltenden Raum.

J₀ Damit eine hinreichende Menge Schmiermittel im Spalt vorhanden ist, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erwünscht, daß das Schmiermittel dem Spalt durch einen Ringkanal zugeführt wird.

Es leuchtet ein, daß das Schmiermittel unter Druck dem zylindrischen Spalt auf verschiedene Weise zugeführt werden kann. Es kann z. B. mit Hilfe einer Pumpe die Flüssigkeit unter Druck zugeführt werden.

Wichtig ist, daß gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Schmiermittel unter einem Druck zugeführt wird, der den Druck übersteigt, der an der Zuführungsstelle des Schmiermittels auftreten würde, wenn das Gas von der Seite mit höherem Druck zur Seite mit dem niedrigeren Druck entweicht.

Die Menge Schmiermittel, die zu der Seite mit niedrigerem Gasdruck entweicht, kann durch ein Pumpensystem wieder dem zylindrischen Spalt zugeführt werden, um einen neuen Kreislauf zu vollführen.

In bestimmten Fällen kann der zur Einführung der Menge Schmiermittel in den Spalt erforderliche Druck auf andere Weise hervorgerufen werden. Es kann z. B. gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wenn das Gas unter höherem Druck periodischen Druckänderungen unterliegt, die Flüssigkeit dem Spalt aus einem Behälter zugeführt werden. Wird das Schmiermittel aus einem Behälter unter Druck zugeführt, so empfiehlt es sich, daß der Raum oberhalb des Flüssigkeitspegels in diesem Behälter durch eine Leitung mit verhältnismäßig hohem Widerstand mit dem das Gas unter höherem Druck enthaltenden Raum verbunden ist. Diese Leitung mit verhältnismäßig hohem Widerstand erhält man, wenn sie z. B. mit einer Drosselplatte versehen oder als eine Kapillare ausgebildet wird.

Weiter entsteht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auch ein geeigneter Druck des Schmiermittels, wenn am Ende des Spaltes, wo das Gas unter niedrigerem Druck vorhanden ist, wenigstens eine der sich längs einander bewegenden Oberflächen konisch ausgebildet und der größte Schnitt dieses konischen Spaltes derjenigen Seite zugewendet ist, wo sich das Gas unter niedrigerem Druck befindet, wobei der konische Spalt derart bemessen ist, daß bei der Hinundherbewegung des Körpers in bezug auf den Zylinder das diesem konischen Spalt zugeführte Schmiermittel zu der Seite mit dem höheren Gasdruck gepumpt wird. Bei dieser Ausführungsform ist also keine zusätzliche Hilfspumpe zur Schmiermittelzuführung unter Druck erforderlich. Durch die Wirkung des erwähnten konischen Spaltes und unter dem Einfluß des Druckes des Gases unter niedrigerem Druck fließt das Schmiermittel in den zylindrischen Spalt, wobei infolge des Widerstandes des Spaltteils zwischen der Zuführungsstelle des Schmiermittels und dem Schabeorgan und des Druckes dieses Gases mit dem höheren Druck ein Gleichgewichtszustand entsteht, wobei der zylindrische Spaltteil mit Schmiermittel gefüllt ist.

Um die Schmiermittelzufuhr zum vorgenannten konischen Spalt zu bewirken, wobei vorzugsweise dieser Spalt während der Pumparbeit mit Schmiermittel gefüllt ist, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erwünscht, daß der konische Spalt, dessen größter Schnitt der Seite des Gases unter niedrigerem Druck zugewendet ist, an seinem größten Schnitt mit einem Behälter versehen ist, dem Schmiermittel zugeführt wird. Dies kann mit einer Pumpe erfolgen. In bestimmten Fällen kann das Schmiermittel jedoch z. B. durch Spritzwirkung in den Behälter eingeführt werden.

Dies kann der Fall sein, wenn der Behälter im Kurbelwellenkasten eines Kraftwerkzeuges oder einer Kühlmaschine untergebracht ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann vorteilhaft bei Heißgaskolbenmaschinen verwendet werden. Dabei soll unter ejner Heißgaskolbenmaschine ein Heißgaskolbenmotor und eine nach dem umgekehrten ITeißgasmotorprinzip wirkende Kühlniaschine verstanden werden. Da die Leistung

ίο eines Heißgaskolbenmotors oder die von einer Kühlmaschinc erzeugte Kälte von der Menge des im Arbeitsraum vorhandenen wirksamen Mittels abhängig ist, wird es einleuchten, daß das Entweichen dieses Mittels aus dem Arbeitsraum soviel wie möglich vermieden werden soll. Dies erfolgt im wesentlichen durch den Spalt zwischen der Kolbenstange und der die Kolbenstangenführung bildenden Buchse. Es ist also klar, daß Gasdurchlaß bei diesen Maschinen verhütet werden soll.

ao Außerdem ist es bei dieser Art Maschinen erwünscht, daß kein Schmiermittel in den Arbeitsraum gelangt. Dieses Schmiermittel könnte dann vom Arbeitsmittel mitgeführt werden und sich an den Wänden der Wärmeaustauscher oder im Regenerator absetzen. Infolgedessen nimmt die Wärmeübertragung in diesen Wärmeaustauschern und Regenerator ab, was die Nutzwirkung der Maschine beeinträchtigt. Die Anwendung der Erfindung ist also gerade bei diesen Maschinen wichtig.

jo Die Erfindung kann sowohl in dem in der Praxis meist vorkommenden Fall Anwendung finden, daß sich ein zylindrischer Teil des einen Körpers in einer Bohrung des anderen Körpers hin und her bewegt als auch, wenn sich der mit einer Bohrung versehene Körper längs des unbeweglichen zylindrischen Teiles des anderen Körpers hin und her bewegt. Ist weiter ein konischer Spalt vorgesehen, so ist es möglich, daß entweder der Zylinder oder die Bohrung des Körpers oder beide konisch ausgebildet sind.

Die Figuren stellen schematisch einige Ausführungsformen einiger gemäß der Erfindung ausgebildeten Bauanordnungen beispielsweise dar.
Nach Fig. ι spielt ein Zylinder in einer zylindrischen Bohrung, wobei ein Abstreifrand vorgesehen ist, um die Dicke der noch an dem Zylinder festhaftenden Schiniermittelschicht herabzusetzen. In Fig. 2 spielt gleichfalls ein Zylinder in einer teilweise zylindrisch ausgebildeten Bohrung, und zwischen der Zuführungsstelle des Schmiermittels und einer Vorrichtung um die Dicke der Schmiermittelschicht 'herabzusetzen, ist ein konischer Spalt vorgesehen.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 ist auch auf der Seite des niedrigen Druckes ein konischer Spalt vorgesehen.

Nach Fig. ι bewegt sich eine Stange 1 hin und her in einer Stangenführung 2. Die Stange bildet den Körper mit dem zylindrischen Teil; die Stangenführung 2 den anderen Körper mit der Bohrung. Am Ende A ist ein Raum vorhanden, in dem ein Gas unter hohem Druck enthalten ist, während am Ende /' ein Gas unter niedrigem Druck vorhanden ist. Das Gas unter hohem Druck wird, ! wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, durch den Spalt zu der Niederdruckseite entweichen. Der von den einander zugewendeten Oberflächen der Stange und der Bohrung gebildete zylindrische Spalt wird vom Ringkanal 3 in zwei Teile 4 bzw. 5 geteilt. Durch den Kanal 6 wird dem ringförmigen Spalt Schmiermittel unter einem Druck zugeführt, der wenigstens gleich dem Druck ist, der herrschen würde, wenn kein Schmiermittel vorhanden und das Mittel von A zu B entweichen würde. Das zugeführte Schmiermittel wird teilweise zum Raum B abfließen und teilweise von der hin und her gehenden Stange in Richtung des Gases unter höherem Druck mitgeführt werden. Der Schabrand 7 streift eine Menge Schmiermittel von dieser Stange ab. Die zylindrische Stange mit einer dann nur noch dünnen Schmiermittelschicht bewegt sich weiter in den Raum A hinauf. Bei der Rückbewegung in Richtung des Raumes 2 wird das noch an der Stange festhaftende Schmiermittel wenigstens teilweise vom Schabrand 8 abgestreift, wobei dieses Schmiermittel durch das Kanalsystem 9 wieder dem zylindrischen Spalt 4 zugeführt wird. Um zu vermeiden, daß Schmiermittel in den Raum A hineindringt, ist es wichtig, daß die Bohrung des Loches 10 so groß ist, daß kein Schmiermittel abge- go streift werden kann. Auf diese Weise kann zwischen der mit der Stange mitgeführten Menge Schmiermittel und der durch das Kanalsystem 9 zurückfließenden Menge Schmiermittel Gleichgewichtentstehen.

Durch die Wahl des richtigen Druckes des durch die Leitung 6 zugeführten Schmiermittels ist es nunmehr möglich, daß im zylindrischen Spalt 5 dauernd eine Menge Schmiermittel vorhanden ist, wodurch das Entweichen des Gases vermieden wird.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 wirkt auf entsprechende Weise wie oben beschrieben. In dieser Figur sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Vorrichtung nach dieser Figur hat das bei A vorhandene Gas mit dem hochsten Druck einen zwischen bestimmten Grenzen schwankenden Druck. Zwischen dem zylindrischen Spalt 4 und der Abstreifvorrichtung ist ein konischer Spalt 21 vorhanden, der mit seinem größten Schnitt der Seite mit dem höheren Gasdruck zugewandt ist. Dieser Spalt ist derart be- · messen, daß bei der Bewegung der Stange 1 zu dem Raum B das im konischen Spalt vorhandene Schmiermittel aus diesem Spalt in den zylindrischen Spalt 4 gepumpt wird.

Bei dieser \⁷orrichtung ist ein Schmiermittel enthaltender Behälter 22 vorhanden. Der Raum oberhalb des Schmiermittelpegels im Behälter steht durch eine Kapillare 23 mit dem Raum A in Verbindung, der das Gas unter höherem Druck enthält. Im Raum oberhalb des Schmiermittelpegels stellt sich nunmehr ein Druck ein, der dem mittleren Druck des Gases im Raum A entspricht. Dieser Druck preßt das Schmiermittel durch die Leitung 6 in den ringförmigen Raum 3. Ein großer Teil des Schmiermittels fließt durch den zylindrischen

Spalt 5 ab. Ein anderer Teil dieses Schmiermittels fließt jedoch in den zylindrischen Spalt 4 hinein und wird durch die Hinundherbewegung der Stange mitgeführt. Das von den Schabrändern 7 und 8 von der Stange 1 abgestreifte Schmiermittel gelangt in den konischen Spalt und wird bei der Bewegung der Stange zu dem Raum mit niedrigerem Druck in den zylindrischen Spalt 4 gepumpt. Infolgedessen ist im zylindrischen Spalt stets eine Menge Schmiermittel vorhanden, das als Flüssigkeitsschloß wirkt und somit das Entweichen des Gases aus dem Raum A zu dem Raum B verhindert.

Fig. 3 stellt eine Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar, die auf ähnliche Weise wie die oben beschriebenen Vorrichtungen wirkt. In dieser Figur sind entsprechende Teile der vorangehenden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In dieser Figur ist die hin und her gehende Stange konisch ausgebildet. Auf der Seite des Gases mit dem niedrigsten Druck ist ebenfalls ein konischer Spalt 31 vorhanden, der mit seinem größten Schnitt dieser Seite zugewendet ist. Das diesem zweiten konischen Spalt zugefü'hrte Schmiermittel wird durch die Hinundherbewegung der Stange in Richtung des Gases unter höherem Druck befördert. Gelangt dieses Schmiermittel jedoch in den konischen Spalt 6, so fließt es infolge der Hinundherbewegung und unter dem Einfluß des hohen Druckes wieder zurück. Infolgedessen ist im zylindrischen Spalt 5 dauernd eine Menge Schmiermittel vorhanden, das auch hier wieder als Flüssigkeitsschloß dient, wodurch das Entweichen des Gases vermieden wird.

Das Schmiermittel kann dem konischen Spalt 31 auf verschiedene Weise zugeführt werden. Bildet der Raum mit dem Gas unter niedrigerem Druck den Kurbelwellenkasten einer Maschine, so kann das Schmiermittel durch Spritzen auf die Stange 1 aufgebracht werden, wodurch dieses Schmiermittel in den konischen Spalt 31 gelangt.

Um jedoch die Zufuhr möglichst regelmäßig erfolgen zu lassen, ist bei dieser Ausführungsform an der Stelle des größten Querschnittes des konischen Spaltes 31 ein Behälter angeordnet, in dem das zugeführte öl gesammelt werden kann und wodurch die Stange stets hinreichend geölt ist. Die Schmiermittelzufuhr erfolgt nicht durch Spritzen, sondern mit einer Hilfspumpe 32, die das Schmiermittel in den Behälter 33 pumpt, so daß in diesem Behälter stets eine hinreichende Menge Schmiermittel vorhanden ist. Das überflüssige Schmiermittel wird durch eine Rückleitung 34 wieder zu der Pumpe geführt.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Vorrichtung mit zwei in bezug aufeinander hin und her beweglichen Körpern, von denen einer mit einem zylindrischen Teil in eine Bohrung des anderen hineinpaßt und am einen Ende des Spaltes zwischen den einander zugewendeten, mit Schmiermittel versehenen Oberflächen des zylindrischen Teiles bzw. der entsprechenden Bohrung der beiden Körper ein Gas mit einem den Druck des Gases am anderen Ende des Spaltes übersteigenden Druck vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß überflüssiges Schmiermittel von einem einen Teil der Körper bildenden, eine Abstreifwirkung ausübenden Organ von der Oberfläche des anderen Körpers entfernt wird und der von dem vor dem Abstreiforgan liegenden Teil des abzustreifenden Körpers mitbegrenzte Raum, der an demjenigen Ende des Spaltes liegt, wo das Gas unter höherem Druck vorhanden ist, mit einem Kanalsystem in Verbindung steht, das hinter dem die Abstreifwirkung ausübenden Organ an der Oberfläche des abzustreifenden Körpers mündet, wobei zwischen diesen Mündungen und demjenigen Ende des Spaltes, wo sich das Gas unter niedrigerem Druck befindet, dem Spalt Schmiermittel unter einem derartigen Druck zugeführt wird, daß infolge des Widerstandes im Spaltteil zwischen dem Ende des Spaltes, wo sich das Gas unter höherem Druck befindet, und der Zuführungsstelle des Schmiermittels dieses Schmiermittel ausschließlich zu demjenigen Ende des Spaltes abfließen kann, wo das Gas unter niedrigerem Druck vorhanden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spaltteil zwischen dem Abstreiforgan und der Zuführungsstelle des Schmiermittels wenigstens teilweise konisch ausgebildet und dieser konische Spalt derart bemessen ist, daß bei der Hinundherbewegung der beiden Körper in bezug aufeinander das Schmiermittel im konischen Spalt zu der Zuführungsstelle zurückgepumpt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel dem Spalt durch einen Ringkanal zugeführt wird.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das SchmiermittePmit einem Druck zugeführt wird, der den Druck übersteigt, der an der Zuführungsstelle des Schmiermittels am Spalt auftreten würde, wenn das Gas von der Seite mit höherem Druck durch den Spalt zu der Seite mit niedrigerem Druck entweicht.
5. 5. \^orrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas unter höherem Druck periodischen Druckschwankungen ausgesetzt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel aus einem Behälter unter Druck zugeführt wird und der Raum oberhalb des Schmiermittelpegels in diesem Behälter durch eine Leitung mit verhältnismäßig hohem Widerstand mit dem Raum des Gases unter höherem Druck verbunden ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Spaltes, wo das Gas unter niedrigerem Druck vorhanden ist, wenigstens eine der sich längs

   einander bewegenden Oberflächen konisch ausgebildet und der größte Schnitt dieses kpnischen Spaltes derjenigen Seite zugewendet ist, wo das Gas unter niedrigerem Druck vorhanden ist, während der konische Spalt derart bemessen ist, daß bei der Hinundherbewegung des einen Körpers in bezug auf den anderen das diesem konischen Spalt zugeführte Schmiermittel zu der Seite mit höherem Druck gepumpt wird.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit seinem größten Schnitt der Seite des Gases unter niedrigerem Druck zugewendete konische Spalt an seinem größten Querschnitt mit einem Behälter versehen ist, dem Schmiermittel zugeführt wird.
9. 9. Anwendung der Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche bei Heißgaskolbenmaschinen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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