NO142164B - Emne av termoplastbelagt kartong. - Google Patents

Description

Fristempel-motor.

Denne oppfinnelse vedrører fristempel-maskiner spesielt forbrenningsmotorer.

I fristempel-maskiner arbeider to trin-formede stempler sammen med motsatt fram- og tilbakegående bevegelse inn i en felles maskinsylinder hvortil vanligvis ved hver ende av samme en kompressorsylinder er koaksialt anordnet og hvori partiene med den største diameter av de trinform-

ede stempler arbeider. Avhengig av det prinsipp ifølge hvilket slike maskiner ar-

beider, dvs. hvorvidt de arbeider med kom-press] on av luften inne i kompressorparti-

ene under det utadgående slag, eller under det innadgående slag, eller eventuelt under begge slag er det mere eller mindre viktig og i visse tilfelle nødvendig å innbefatte i maskinen en buffert- eller støtstempelkon-struksjon. Alminnelige buffertkonstruk-

sjoner spesielt i motorer av den type som komprimerer ved utadgående slag er imid-

lertid utsatt for et antall ulemper. Således innebærer de vanligvis bruken av mange ekstradeler noen gange av forholdsvis kom-

plisert form, og de øker i en uønsket grad omfanget av motoren.

Videre er stemplene i vanlige fristempelmotorer, under deres frem- og tilbake-

gående bevegelse understøttet på maski-

nens arbeidsoverflater. Da stemplene ved forskjellige belastninger har forskjellige temperaturer forandres de 1 størrelse med hensyn til størrelsen av sylindrene hvori de arbeider. Dessuten er diameteren av f.

eks. stemplenes Dieselpartier ikke den samme i deres hele lengde. Hvis det be-

nyttes en omsorgsfull fremstillingsmetode

kan stemplene bearbeides slik at diame-

trene over deres hele lengde ved en be-lastningstilstand er ganske like, men dette er ikke slik for andre belastninger. For å overvinne problemene som er forbundet hermed har der vært anvendt såkalte slitasjebånd. Disse slitasjebånd er forbun-

det med stemplene og er gjort av et mate-

riale som holder seg godt under rhotortil-standene. Da imidlertid slike slitasjebånd fremdeles er i kontakt med de hete over-

flater av arbeidssylinderen er de utsatt for kjemisk såvel som overdreven mekan-

isk slitasje og må ofte fornyes. Dette pro-

blem ville være mere alvorlig i motorer med kortere utformning enn vanlig da lengden av het kontakt ville være forholds-

vis lengre.

En annen alminnelig karakteristikk av fristempelmotorer er at varmebelastningen i forbrennings- eller dieselseksjonen er en regulerende faktor i forhold til den mulige maksimale effekt. Varmebelastningen må

ligge i et slikt område at stempelringene med tilstrekkelig smøring sikkert vil tåle belastningen. Det finnes andre problemer såsom anskaffelsen av materiale for stempelkronene som vil motstå de høye tempe-

raturer i forbrenningsseksjonen, men slike problemer er mindre vanskelige og noen løsninger av disse har derfor vært fram-

skaffet f. eks. kjøling av stempelkronene.

Den vanlige måte å behandle stempelringer

og smøring og tilsvarende slitasj eproblemer på er å bedre kontaktmaterialene som, i mange tilfelle, resulterer i høyere omkost-

ninger eller å bedre smøremidlene eller ut-

nytte nye smøremidler som vil tåle de høye varmebelastninger forbundet med høyere effekt, et trin som også resulterer i høyere omkostninger. Det er derfor en økonomisk grense med hensyn til den maksimale effekt ved hvilken en motor kan drives selv i de tilfelle hvor de benyttede brennstoffer og motorsykluser tillater slik drift av motoren ved høyere effekt.

Ved hurtiggående motorer er det også vanskelig å finne tilstrekkelig rom spesielt for kompressorens leveringsventiler. Det er delvis av denne grunn at hastigheten i disse ventiler er meget høye hvilket resulterer i en kortere levetid for ventilene.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å skaffe en fristempel-motor av forenk-let konstruksjon, mere kompakt form og med bedret driftseffektivitet.

Et mere spesifikt formål er å skaffe en ringlås stempelkonstruksj on for fristempel-motorer med en bæreanordning for samme som innebærer utelukkelsen av mekanisk kontakt mellom stemplene og sylinderen i dennes forbrenningsseksjon hvorved smørings- og kjølingsanordninger holdes på et minimum hvorved uforønsket lekasje er eliminert.

Et annet formål er å skaffe en buffertkonstruksjon for fristempel-motoren som ikke trenger noen ekstra deler og som derved forbedrer motorformen hvorved dens effektivitet økes, dens konstruksjon for-enkles og dens drift gjøres sikrere.

Et annet formål er å skaffe stempel-monteringslagre som er fjernet fra de hete arbeidsoverflater og derfor kan holdes ved meget sikre temperaturer.

Et annet formål er å skaffe en fristempel-motor hvori varmebelastnings-problemene er unngått på en billig måte resulterende i en mindre kostbar, sikrere, mere effektiv og lettere motor.

Et annet formål er å skaffe en fri-stempelmotor med et kompakt ventil-arrangement med derav følgende plassbe-sparelse hvilket resulterer i en sikker drift.

Andre formål, detaljer og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene hvor fig. 1 er et sideriss i snitt av en fristempelforbren-ningsmotor ifølge oppfinnelsen, fig. 2 er en del av et sideriss i snitt av en endret ut-førelsesform, fig. 3 er et snitt etter linjen 3—3 i fig. 1, fig. 4—12 er deler av sideriss i snitt av andre modifiserte utførelses-former, fig. 13—15 viser sideriss i snitt av ytterligere modifiserte utførelseformer, fig. 16 er et snitt etter linjen 16—16 i fig. 15, fig. 17 er et snitt etter linjen 17—17 i fig. 15, fig. 18 er et sideriss delvis i snitt av en annen form for motoren og fig. 19 er et snitt etter linjen 19—19 i fig. 18.

I fig. 1 og 3 har den viste fristempel-motor to kompressorsylindrer 1 som ved åpne rammedeler 2 er understøttet aksialt i linje med og i noen avstand fra hverandre. En kraft- eller forbrenningssylinder 3 med vesentlig mindre diameter enn

sylindrene 1 er anordnet mellom sylindrene

1 og aksialt i linje med disse og med sine

endepartier ragende gjennom de indre åp-ne ender av sylindrene 1. Sylinderen 3 un-derstøttes på rammer 4 hver omfattende en ring 5 festet til den indre ende av en sylinder 1 og et antall hellende armer 6.

To stempelmonteringer 7 er anordnet for frem- og tilbakegående bevegelse i sylindrene 1 og 3, og består hver av et kompressorstempel 8 og et kraftstempel 9. Kompressorstemplet omfatter en ring 10, et nav 11 festet til en styreaksel 12 og et mellomliggende avkortet kjegleformet parti 13. Kraftstemplet 9 er åpen ved sine ytre ender og har en lukket indre endevegg 14 hvortil enden av styreakselen 12 er festet.

Styreakselen 12 er montert bevegelig frem og tilbake i et lager 15 som bæres av kompressorens sylinderhode 16 og et lager 17 som bæres av en bæredel 18 som er montert på lagerrammen 4 og rager i den viste modifikasjon inn i kompressorsylinderen 1. Det vil bemerkes at lagret 17 er vist anbragt i det indre endeparti av bæredelen 18.

Bæredelen 18 har en ytre sylindrisk overflate 19 som står i noen avstand fra den indre overflate av sylinderen 3 for å skaffe et rom til opptagelse av kraft-stemplets 9 skjørt og for at der i sistnevnte stempels ytterstilling skal være et ringformet kammer 20 mellom den indre stem-peloverflate og overflaten 19 på bæredelen 18, som også har en generelt konisk fordypning 21 for. opptagelse av et komplementært formet parti på kompressorstem-plets nav 11. Dessuten har navet 11 en generelt konisk fordypning 22 til opptagelse av et komplementært formet parti på lagret 15.

I den viste utførelse er hvert kompressorstempel utstyrt med stempelringer 23 på ringen 10 og hvert kraftstempel er utstyrt med stempelringer 24.

Forbrenningssylinderen 3 har et antall luftinntakskanaler 25 som er forbundet med en passasje 26 dannet ved en ringformet del 27 og en ledning 28. Ledningen 28 står ved åpningen 29 i forbindelse med et luftmottagningskammer 30 dannet i hvert sylinderhode 16. Som vist har hvert sylinderhode en sylindrisk sidevegg 31 som danner fortsettelse av sideveggen av sylinderen 1, og endevegg 32 og har en indre vegg 33 med avkortet kjegleform. Sylinderhodet tilveiebringer således en fordypning 34 til opptagelse av det koniske parti av kompressorstemplet 8. Kammeret 30 er forbundet med det indre av kompressor - sylinderen 1 gjennom vanlige enveis ventiler 35 i veggen 33 som åpnes ved det utadgående slag av stemplet 8 og er stengt ved dets innadgående slag.

Forbrenningssylinderen 3 er også utstyrt med et antall ekshaustkanaler 37 dannet ved en ringformet del 38 og eks-haustledningen 39. Brennstoffinnsprøyt-ningsmunnstykket for forbrenningssylinderen er betegnet 40.

Ved enden av kompressorstemplenes 8 utadgående slag er der et kompressor-klaringsrom 41 mellom hvert stempelparti 13 og vognen 33.

Hver kompressorsylinder 1 er utstyrt med et antall luftinntakskanaler 42 som hver reguleres av en vanlig enveis ventil 43 som åpner under stemplets 8 innadgående slag men lukker under dets utadgående slag.

Installasjon og ettersyn av ventilene 35 kan utføres gjennom åpninger 44 i veggen 32 utstyrt med stengeplater 45.

Under drift kommer luft inn i kompressorsylindrene 1 gjennom kanalene 42 under stemplenes 8 innadgående slag, under det etterfølgende utadgående slag av stemplene 8 vil denne luft komprimeres i sylindrene og, etter å ha nådd sitt lever-ingstrykk, strømme gjennom ventilene 35 inn i mottagerkamrene 30. Luften passerer deretter gjennom åpningene 29 og når kanalene 25 gjennom passasjen 26. Nær sin ytterste stilling åpner det ene stempel 9 ekshaustkanalene 36 og etter at eks-haustgassene har utført deres utblåsings-prosess, åpner det annet stempel 9 inn-takskanalene 25 gjennom hvilke luften,som ble komprimert under det samme utadgående slag av stempelmonteringene, nu går inn i forbrenningssylinderen 3 for spyling og fornyet ladning.

Under deres utadgående slag har stempelmonteringene lagret tilstrekkelig retur-ener bufferkraft i kamrene 20 så vel som i kompressorklaringsrommene 41 til å drive dem tilbake til deres innerste stilling og derved gjøre tilsvarende arbeide under det termiske kompressjonsslag inne i sylinderen 3 mellom stemplene 9 såvel som friksj onsarbeidet og arbeidet på atmosfæren ved den indre overflate av stemplene 8.

Mot slutten av det innadgående slag når luften i sylinderen 3 mellom stemplene 9 et meget høyt trykk og temperatur og brennstoff sprøytes inn gjennom munn-stykket 40. Som følge av den resulterende forbrenning og ekspansjon av forbren-ningsgassene såvel som arbeidet som ut-føres av atmosfæren på de mot hinannen stående overflater av stemplene 8 drives stempel monteringene fra hverandre og det tilgjengelige arbeide fra dette ekspan-sjons- eller kraftslag vil brukes opp først ved komprimering og levering av luften i hver kompressorsylinder 1 mellom den ytre overflate av kompressorstemplet 8 og sylin-derhodeveggen 33, for det annet ved frik-sjon mellom de bevegelige og stasjonære deler av motoren og for det tredje ved luften eller gassen som sammenpresses i buffertkamrene 20. Etter at alt arbeide som står til rådighet ved stempelmonteringenes utadgående slag er fordelt på denne måte har stemplene nådd deres ytre stillinger og hele syklusen begynner igjen den opplagrede retur- eller buffertenergi driver stempelmonteringene igjen til deres innerste stillinger for den neste Dieselkompres-sjon og kompressorinnsugningsslag.

Det vil være klart at den beskrevne konstruksjon tilveiebringer den vanlige buffertvirkning av utvendige kompres-sjonsmotorer med særskilte buffertkamre, men i dette tilfelle uten at det er nødven-dig med spesielle buffertstempler og — sylindre. Anordningen av bæredelene 18 i forbindelse med stemplene 9 skaffer en kompakt og effektiv buffertkonstruksjon og eliminerer derved nødvendigheten av buffertstempler og -sylindrer av alminnelig eller lignende beskaffenhet.

Dessuten er i den beskrevne konstruksjon stempelmonteringene styrt i lagre 15 og 17 som ligger ganske langt fra de ter-modynamiske arbeidsoverflater av kompressorstemplene 8, kraftstemplene 9 og de hete veggflater av sylindrene 1 og 3. Lagrene 15 og 17 kan således holdes ved sikre driftstemperaturer. Den gjenstående fordel med dette arrangement er at, fast-skj æring av stemplene som følge av term-isk ekspansjon er eliminert da klaringen mellom stemplene og de komplementære overflater av sylindrene kan gjøres så stor at der ikke ved noen belastning vil oppstå mekanisk kontakt. Det vil også være klart at vann, olje eller lignende kjølemidler for styreakslene og lagrene lett kan innføres i konstruksjonen. Da lagrene 15 og 17 ef-fektivt tetter endene av sylindrene 1 og 3 kan ikke gass eller smøremiddel lekke ut av sy linder endene. Istedet for det vanlige smøringssystem med «tapt olje» kan der benyttes et enkelt tilbakesirkulerende smø-resystem som resulterer i lettere og bedre smøring av Diesel-seksjonen.

En annen fordel av arrangementet ligger i at nær den innerste stilling av stempelmonteringene er trykket mellom stemplene 9 meget høyt dvs., høyere enn trykket i buffertkamrene 20, mens derimot trykket i disse kamre først ved en stilling mellom stempelmonteringenes innerste og ytterste stilling når en høyde som er lik trykket mellom stemplene 9 og deretter under den gjenværende del av utadgående slag vil trykket i buffertkamrene stige til én verdi som ligger betydelig over trykket mellom stemplene 9. Da trykket i buffertkamrene i visse perioder, hvis ikke til enhver tid, er minst så høyt som kompressor-eller leveringstrykkene vil gass eller luft fra buffertkamrene alltid lekke ut av disse og hvis denne alltid erstattes vil en meget ønskelig utluftning av buffertkamrene fo-regå. Dessuten representerer slike små tap ikke et fullstendig tap da en del av den tapte energi kan gjenvinnes i en hvilken som helst ekspansjonsmaskin f. eks. en turbin, som er forbundet med fristempel-mo toren.

Andre viktige konstruksjonstrekk ved den beskrevne motor er at armen 6 av rammene 4, stempelpartiene 13 av kompressorstemplene 8 og veggen 33 av motta-gerkamret 30 er plasert i hellende forhold til motorens, akse. Som vist er disse ele-menters hellingsvinkel tilnærmet ensartet. Dette arrangement har to formål. For det første muliggjør det å bygge en vesentlig kortere motor. For det annet er det mulig ved å velge hellingsvinkelen slik at diameteren som går gjennom sentrene for ventilene 35 økes til en verdi hvorav omkretsen av den tilsvarende sirkel er et multi-plum, f. eks. 1,5 ganger verdien, av den omkrets som den samme størrelse av ventilene 35 ville kreve hvis de var plasert vertikalt inne i den samme motorstørrelse for å innstallere 1,5 ganger antallet av ventiler 35. Dette er av betydelig viktighet da derved 1,5 ganger fritt ventilareal er til-gjengelig for uttømning av luften og da trykktapene avtar med omkring annen po-tens av det omvendte areal som er tilgjen-gelig i ventilene, er ikke bare motorens to-tale effektivitet øket men ventilenes levetid er øket med deravfølgende forlenget og sikrere drift av motoren.

Fig. 2 viser en motor som i alle hense-ender er lik den i fig. 1 viste men i hvilken ingen stempelringer er benyttet på stemplene 8 og 9. En slik konstruksjon har alle fordeler av de foran beskrevne konstruksjonstrekk. De ytre overflater av stemplenes 8 ringer 10 kan være utstyrt med labyrinter. Stemplenes 9 skjørt kan også være utstyrt med labyrinter, som i hurtiggående motorer, men kan også være uten under hensyntagen til den ytterst lille klaring som er mulig og til at ingen lekasje vil oppstå ved motorens ytterside. Hvis dette tetningstrekk og balanseringsvirkningen av trykket ikke var tilstede ville det være meget uheldig å eliminere bruken av stempelringer da lekasjen av gass enten vil strøm-me ut i atmosfæren (hvilket betyr et tap og forurensning av det omgivende areal) eller den vil strømme inn i kamrene og andre arealer av motoren hvor dens til-stedeværelse er uønsket. Dessuten ville gasslekasjen, med uhemmet strømning av gass, være uønsket stor og den resulterende høye strømningshastighet av den hete gass ville bevirke en slem forringelse av stemplene og sylindrene.

Fordelene ved å anvende ringløse stempler i fristempelmotorer er av stor viktighet og kan resymeres som følger: (a) Da der ikke finnes noen mekanisk kontakt mellom stemplene og sylinderveggene og ingen stempelringer i kontakt med sylinderveggene, er det ikke nødven-dig å smøre hverken forbrennings- eller kompressorpartiet av motoren og som en følge derav er heller ingen kjøling nød-vendig. (b) Da anordningen av kjølemidler i forbrenningsseksjonen ikke er nødvendig som følge av at der ikke finnes mekanisk kontakt mellom stemplene og sylinderen unngåes tap som et resultat av kjøling. Den effekt som vinnes ved at kjølingen spares kunne imidlertid bli oppveiet ved lekasje hvis klaringen ikke ble holdt på et minimum. Anordningene ved hvilke en slik minimumsklaring utføres er en felles karakteristikk av konstruksjonene i alle beskrevne utførelser eller modifikasjoner. (c) Fordi smøring er unødvendig eksiste-rer nu ikke den alminnelige «varmebelast-nings»-grense med hensyn til stempelringer og smøremidler og kompresjonsforhol-det kan derfor økes. (d) Ved hevning av trykket i alle kamre minskes størrelsen av motoren og spesielt

av kompressorstemplene, med en derav følgende betydelig økning i syklisk frek-vens, som reduserer ethvert tetningspro-blem mellom stemplene og sylindrene da den tilgjengelige tid for gassen til å strøm-me under en hvilken som helst syklus er nedsatt til en ytterst liten verdi, (e) Istedet for å ha todelte kanaler i en sylinder er bare en sirkulær, åpen ring-spalte nødvendig da der ikke finnes noen stempelringer. Når stempelringer benyttes er det selvfølgelig nødvendig å forme kanalene i sylindrene hvorved der dannes brostykker mellom kanalene for å styre ringene forbi kanalene.

Også arrangementet av leveringsven-tilene 35 er av betydelig viktighet da det ved den høye hastighet av ringløse stem-pelmotorer er vesentlig viktig å skaffe økede ventilarealer og lengre levetid for ventilene.

Ved normale ventilarrangementer kan vinningen ved isolerte (istedet for kjølte) foringer og ved høyere kompressjonsfor-hold også lett bli oppveid. Fig. 4 viser et arrangement for å tilveiebringe strømning av luft fra luftmot-tagningskamret 30 i kompressorsylinder-hodet 16 til buffertkammeret 20 hvis ved den innerste stilling av stempelmonteringene trykket i buffertkammeret ligger under trykket i kammeret 30. Arrangementet omfatter en aksial boring 46 i styreakselen 12 med en kanal 47 ved dens indre ende i forbindelse med det indre av stemplet 9 ved dettes endevegg 14 eller på et annet eg-net sted og derved med kammeret 20 i den innerste eller hvilken som helst annen stilling av stempelmonteringen. Boringen 46 står også i forbindelse med et kammer 48 dannet ved en kopp 48a som er montert på endeveggen 32 og som er forbundet med kammeret 30 ved en boring 49. En tilbakeslagsventil 50 som tillater den ønskede strømning er anordnet i boringen 46. Fig. 5 viser en ekstra buffertkonstruksjon til bruk når ekstra buffertenergi er nødvendig, hvilken konstruksjon hensikts-messig er formet som et ytre føringslager for stempelmonteringen såvel som en buf-fertanordning. Den omfatter en sylindrisk bakover utragende del 51 på stempelmonteringen anordnet glidbart i en hul sylindrisk lagerdel 52 som bæres av den ytre vegg 32 av sylinderhodet. Fig. 6 viser en annen type av en ekstra buffertkonstruksjon som lett kan innføres i motoren ifølge foreliggende oppfinnelse. En hul sylindrisk del 53 er montert på en

rørformet forlengelse 54 av sylinderhodets endevegg 32 og strekker seg gjennom denne forlengelse med sin sidevegg i noen avstand fra samme. Den indre endevegg 55 av delen 53 danner et lager for styrestangen 12. Kompressorstemplet 8 har en bakover

ragende rørformet del 56 som opptar delen

53. Et ekstra eller hjelpebuffertkammer

56a er således dannet mellom den indre endeflate 55 av delen 53 og bunnveggen i det rørformete parti 56.

I de hittil viste modifikasjoner har sylinderhodet vært vist som en særskilt del forbundet med den ytre ende av kompressorsylinderen. Fig. 7 viser en endret ut-førelse hvori kompressorsylinderen 57 og sylinderhodet 58 er dannet som et helt stykke, og rammens 4 ring 5 danner en anordning til å innstille dette hele stykke konsentrisk i linje med en midtramme 59. Fig. 8 viser en modifikasjon hvori der istedet for armer 6 i rammen 4 er anordnet en vegg i form av en avkortet kjegle. En slik konstruksjon tilveiebringer mellom rammen 4 og kompressorstemplet 8 et lukket kammer 61 som kan benyttes som et negativt buffertkammer. Ved utadgående slag av stempelmonteringene suger på denne måte et vakuum i kamrene 61 og buffertvirkningen blir derved øket. En eller flere luftutstrømningsventiler 62 kan være anordnet i veggen 60 for å sikre at luft som har lekket inn i kammerene kan strømme ut av disse ved enden av stempelmonteringenes innadgående slag. Fig. 8 viser også en konstruksj onsend-ring som tillater at sylinderhodet og kompressorstemplet kan fjernes fra motoren mens -kraftstemplet 9 og rammen 4 gjen-står på plass. For dette øyemed er det istedet for styreakselen 12 anordnet en hul styreaksel 63 som er forbundet med stemplet 9 ved hjelp av en strekkstang 64 som har den ene ende festet til stemplet 9 og strekker seg aksialt gjennom akselen 63. En underlagsskive 65 og mutter 66, eller andre egnede midler, fester strekkstangens annen ende til den ytre ende av akselen. Det vil være klart at ved å fjerne skiven 65 og mutteren 66 kan akselen 63 med sylinderhodet 16 og kompressorstemplet 8 tas ut av motoren mens stemplet 9 og rammen 4 forblir på plass.

Fig. 9 viser en enkel anordning for kjøling av kronen av stemplet 9. Istedet for styreakselen 12 benyttes en hul aksel 67 hvis indre står i forbindelse med et

kammer 68 i stempelkronen. Et rør 69 strekker seg aksialt gjennom den hule

aksel 67 i noen avstand fra dennes indre vegg for å danne en passasje 70 mellom røret og akselen. På denne måte kan en kjølevæske sirkuleres gjennom røret 69 inn i kammeret 68 og ut gjennom passasjen 70 som angitt ved piler. Selvfølgelig kan hvis så ønskes strømmen av kjølevæske gå den motsatte vei. Fig. 10 viser en enkel måte hvorpå et kjølesystem kan anordnes i konstruksjonen ifølge fig. 1. Som vist er en ringformet passsasje 71 dannet i bæredelen 18 med en innløpsledning 72 og en utløpsledning 73 for kjølevæske. Lageret 15 er også utstyrt med en ringformet passasje 74 med inn-løpsledning 75 og utløpsledning 76 for kjølevæske. Fig. 11 viser et portarrangement for sylinderen 3, hvori det ytre endeparti 77 av sylinderen kan være formet som en særskilt del atskilt fra dens hoveddel. En ring 73 omslutter rommet mellom delene og porter 79 er anordnet i denne. Portene kan være i et antall på bare fire og de mellomliggende partier 80 av ringen kan være ganske korte hvorved praktisk talt hele rommet mellom partiet 77 og sylinderens hovedparti kan utnyttes for strømning. Dessuten kan ringen 78 benyttes som bærende forbindelse for sylinderpartiet 77. Det vil forståes at motorer med dette arrangement vil ikke ha noen stempelringer.

I fig. 12 er vist en motor som tilveiebringer buffertvirkning i to trin, hvilken motor generelt kombinerer konstruksjonen i fig. 4 og 6. Som vist suges luft fra kompressorens mottagningskammer 30 gjennom et rør 81 for å fylle et førstetrins buffertkammer 82. Gjennom en tilbakeslagsventil 83 vil luft fra kammeret 30 gå inn i buffertkammeret 82 når stempelmonteringen er i sin innerste stilling. Under det utadgående slag komprimeres denne luft til et høyere trykk en trykket i kammeret 30. Gjennom en tilbakeslagsventil 84 vil luft med dette høye trykk gå inn i et kammer 85 dannet ved det indre av delen 53 og en dekkplate 86. I den indre stilling av stempelmonteringen vil igjen luft med dette siste høye trykk strømme gjennom boringen 46 i stangen 12 og tilbakeslags-ventilen 50. Det ringformede kammer 20 virker nu som et annet-trins buffertkammer, hvori kompressj onen under det utadgående slag på denne måte vil be-gynne med et ualminnelig høyt buffert-trykk. For de samme krav til bufferteffekt vil dette resultere i et lavere maksimal-trykk i kammeret 20 i den ytterste stilling av stempelmonteringene og derved utøves en mindre påkjenning på vedkommende elementer.

I fig. 13 er 86 en i hovedsaken sylindrisk kappe med endevegger 87. I kappen

er montert en sylindrisk del 88 anordnet med mellomrom konsentrisk i samme for å danne en passasje 89 mellom dem. Ende-partiene av delen 88 danner kompressorsylindre 90 avgrenset ved ringformede rammedeler 91, som bærer en forbrenningssylinder 92 aksialt plasert mellom sylindrene 90. En aksel 93 strekker seg aksialt gj ennom sylindrene 90 og 92 og har sine ender lagret i endeveggene 87. På akselen 93 er frem og tilbake bevegelig montert

stempelmonteringer 94 hver omfattende et kompressorstempel 95 som vandrer i en sylinder 90 og et forbrennings- eller kraftstempel 96 som vandrer i sylinderen 92. Hver stempelmontering har ved hver ende lagre 97 for kontakt med akselen 93. Forbrenningssylinderen 92 er utstyrt med luftinntakskanaler 98 som står i forbindelse med passasjen 89 og ekshaustkanaler 99. Hver kompressorsylinder 90 har et antall luftinntakskanaler 100 i endeveggen 87 kontrollert ved vanlige enveisventiler 101 og et antall luftutløpskanaler 102 som fører til passasjen 89 og er kontrollert av enveisventiler 103.

Akselen 93 kan ved midten være un-derstøttet av et armkryss eller lignende bæredel 104. Alminnelig brennstoffinn-sprøytningsanordning (ikke vist) er anordnet og kan forbindes med den sentrale bæredel.

Da stempelmonteringene er fullstendig understøttet på akselen i hele deres lengde er eventuell nedbøyning av den stempel-bærende aksel 93 i forhold til sylinderen redusert til et minimum. Det er således mulig å tilveiebringe en klaring av mini-mal grad mellom omkretsen av stemplene 96 og veggen av sylinderen 92. En slik klaring behøver ikke å være større enn 1/400 av kraftsylinderens diameter og kan være betydelig mindre. For å hindre passasje av gass fra forbrenningssylinderen til buffertkammeret kan tetningsmidler anordnes mellom de mot hverandre vendende flater av hvert stempel 96 og sylinderen 92.

I fig. 14 er 105 en sylindrisk kappe og 106 kompressorsylindrer anordnet aksialt i samme. Den ytre ende av hver sylinder 106 understøttes i en hovedsakelig konisk rammedel 107 som bæres av kapselen og den indre ende av hver sylinder understøttes på en sentralt plasert sylindrisk rammedel 108. En passasje 109 er dannet mellom kappen 105 og sylindrene 106 og rammdelen 108 som kan være formet i ett med kappen 105 eller er festet i atskilt forhold til samme.

En forbrenningssylinder 110 er aksialt understøttet mellom sylindrene 106 ved hjelp av to ribber 111 som bæres av rammedelen 108 og som hver ligger an mot en utad ragende forlengelse 112 av sylinderen 110. I den viste form rager hver forlengelse 112 inn i den tilliggende kompressorsylinder 106. Aksialt anordnet i kappen og for-løpende aksialt gjennom sylindrene 106 og 110 finnes en aksel 113 hvis ender er lagret i bæredeler 114 som er festet til ramme-delene 107.

På akselen 113 er frem og tilbakebevegelig montert to stempelmonteringer 115 som hver omfatter en hylse 116 som i hver ende har et lager 117 til å ligge an mot akselen. Til hver hylse mellom dens ender er festet et kompressorstempel 118 som har et utad forløpende konisk parti 119 og et motsatt eller innad forløpende konisk parti 120 hvis periferi samvirker med den res-pektive sylinder 106. Denne omkrets eller periferi kan være utstyrt med en stempelring 121 eller lignende for kontakt med sy-linderveggen. Hver stempelmontering omfatter også et kraftstempel 122 med en indre endevegg 123 festet til den indre ende av hylsen 116 og et skjørt 124. Stemplet 122 står ikke i kontakt med veggen av sylinderens 110 forbrenningsareal men den ytre ende av skjørtet som vandrer i for-lengelsen 112, kan være utstyrt med en stempelring 125 eller lignende.

Den ytre ende av hver hylse 116 er aksialt forskyvbart lagret i en konisk ribb 126 båret av rammedelen 107. I den viste ut-førelse vil det sees at den omvendt formede konus av delen 107 og lagringsribben 126 tillater at de koniske partier 119 og 120 av kompressorstemplet 118 kan opptas mellom samme. Ribben 126 kan være utstyrt med en stempel- eller tetningsring 127 til å ligge an mot hylsen. Det indre parti av hylsen 116 er lagret i en innad rettet avsmal-nende eller konisk del 136 som bæres av forbrenningssylinderens forlengelse 112. Delen 136 har en stempel- eller tetningsring 137 til å ligge an mot hylsen. Det vil sees at delen 136 svarer til bæredelen 18 i fig. 1 og tilveiebringer en konisk fordypning 138 til å oppta det koniske parti 119 av kompressorstemplet. Dette stempel har en enveisventil 139 i partiet 120.

Hver ende av kappen 105 kan være utstyrt med et beskyttende deksel eller lokk 128 som omslutter den fremstikkende ramme 107 og bæredelen 114.

Enden av hver kompressorsylinder 106

som den er dannet av rammedelen 107 og ribben 126 er utstyrt med luft-inntaks-kanaler 129 regulert ved vanlige enveisventiler 130, og luft som suges inn gjennom disse kanaler under stemplets innadgående slag føres ut gjennom kanalene 131 i sylinderen 106, og kontrollert ved vanlige enveiskanaler 132, til passasjen 109 under stemplets utadgående slag. Luft fra passasjen 109 føres inn i forbrenningssylinderen 110 gjennom kanalene 133. Forbrenningssylinderen er utstyrt med eksthaustkanaler 134 såvel som vanlige brennstoffinnsprøyt-ningsanordninger (ikke vist). Den ytre flate av forbrenningssylinderen er fortrins-vis isolert ved bånd 135 av isolasjons-materiale. Hver stempelforlengelse 112 kan være utstyrt med et kammer 140 til å oppta kj ølevæske.

Fig. 15, 16 og 17 viser en generelt sylindrisk kappe 141 som har en sylindrisk del 142 arrangert i samme for å skaffe en ringformet passasje mellom dem. Som vist er delen 142 støpt i ett med kappen 141.

På hver ende av delen 142 er montert en kompressorsylinder 144 hvis ytre ende er lukket ved en vegg 145 med et utad fremspringende konisk parti 146 og et motsatt rettet innad forløpende konisk parti 147.

En forbrenningssylinder 148 bæres av ribber 149 på delen 142 og de ytre ender av sylinderen 148 strekker seg aksialt inn i kompressorsylinderen 144.

To stempelmonteringer 154 hver omfattende en aksel 151 som er montert frem og tilbakebevegelig i sylinderveggpartiet 147 og en bæredel 152 som bæres av delen 142. Et kompressorstempel 153 og et for-brenningsstempel 154 er montert på akselen 151 og arrangementet av dette i forhold til kompressor- og forbrenningssylin-drene er generelt likt utførelsen ifølge fig. 1.

Ventilkontrollerte luftinntakskanaler 155 er anordnet i veggene 145 såvel som ventilkontrollerte utstrømningskanaler 156 som leder fra kompressorsylindrene til passasjen 143. Denne er oppdelt i grener 157 som fører til luftladningskanaler 158 i forbrenningssylinderen, hvilken har ekshaustkanaler 159 forbundet med ekshaust-delen 160.

I fig. 18 og 19 har en i ett stykke dannet kappedel 161 to bueformede passasjer 162 som fører fra kompressorsylindrene 163 gjennom ventilkontrollerte kanaler 164 for å lede ladeluft til forbrenningssylinderen 165 gjennom kanalene 166. Motorens basis-elementer innbefattende kompressorsylin-derendevegger 167 og stempelmonteringene 168 er meget lik de tilsvarende elementer i utførelsene ifølge fig. 15, 16 og 17. Det vil bemerkes at det viste arrangement tillater en noe «avflatet» motor som vist i fig. 19

og at sylindrene er forbundet med atmos-

færen gjennom åpningene 169 og 170.

Det vil bemerkes at i hver av de be-

skrevne utførelser kan mekanisk kontakt mellom forbrenningsstemplet og dets sy-

linder i dennes forbrenningsparti unngåes og derved oppnå de fordeler som foran er angitt. Desuten er stempelmonteringene positivt lagret til enhver tid under deres drift hvorved de vedlikeholder riktig stil-

ling aksialt i linje med hverandre. Som tid-

ligere angitt kan klaringen mellom stem-

plet og sylinderen holdes ved et minimum (ikke vesentlig større enn 1/400 av kraft-stemplets diameter) hvorved overdreven lekasje unngås og meget høye effekter kan oppnåes.

Claims (21)

1. Fristempel-motor, omfattende en stiv ramme med to aksialt i linje med hin-

annen anbragte kompressorsylindre med en mellomliggende forbrenningssylinder, to stempelmonteringer hver med et kompressorstempel for frem- og tilbakegående bevegelse i hver sin kompressorsylinder og et kraftstempel med en diameter som ikke er større enn diameteren av kompressorstemplet og innrettet til å foreta en frem-og tilbakegående bevegelse i forbrennings-sylindrene, karakterisert ved an-ordninger som understøtter stempelmonteringene for frem- og tilbakegående bevegelse, omfattende en styreaksel (12, 63, 67, 151) som har deler som hver bærer en av. stempelmonteringene (7, 150, 168), en første bæredel (15) som er festet til rammen (2) og som er i inngrep med styre-akseldelen for direkte understøttelse av denne av rammen i ett punkt, og en annen bæredel (18) som er uavhengig festet til rammen i avstand fra den første bæredel, og understøtter akseldelen direkte fra rammen (2) i et annet punkt i avstand fra det første punkt, idet hver styreakseldel strekker seg gjennom vedkommende kompressorstempel (8, 153) og inn i vedkommende kraftstempels (9, 154) krone, idet disse stempler har krone (14) og skjørt.

2. Motor ifølge påstand 1, karakterisert ved at hvert kraftstempel (9, 154) er uten mekanisk kontakt med vedkommende forbrenningssylinder (3, 148) og har en klaring mot denne på ikke ves entlig mere enn 1/400 av forbrenningssylinderens diameter.

3. Motor ifølge påstand 1, karakterisert ved en sylindrisk del (18, 152) som rager aksialt inn i hver ende av forbrenningssylinderen (3, 148), en bæredel (6) som er festet til rammen og under-støtter de sylindriske deler (18, 152) som begge har en ytre sylindrisk omkretsflate (19, 152) som befinner seg i en viss radial avstand fra den motstående indre over-flatedel av forbrenningssylinderen (3, 148), således at der mellom de nevnte flater dannes et ringformet kammer (20) i hvilket det tilliggende kraftstempelskjørt under sin frem- og tilbakegående bevegelse kan opptas, hvilke ringformede kammere danner buffertkammere.

4. Motor ifølge påstand 1, karakterisert ved at styreakselen (12) består av to atskilte deler som hver danner et av de nevnte styreakselpartier, og bæredelene (15, 18) omfatter to par atskilte lagre (15, 17) for hver av styreakseldelene.

5. Motor ifølge påstandene 3 og 4, karakterisert ved at de inn i forbrenningssylinderen ragende sylindriske partier (18, 152) hver er understøttet av en av de nevnte bæredeler (6) og danner et av de nevnte lagre (17).

6. Motor ifølge påstand 5, karakterisert ved at et sylinderhode (16, 147) er montert på den ytre ende av hver kompressorsylinder (1) og ved at det annet (15) av de nevnte lagre er montert i hvert sylinderhode.

7. Motor ifølge påstand 6, karakterisert ved at der i hvert sylinderhode (16, 147) er anordnet et luftmottagende kammer (30) som hvert har en avkortet kjegleformet vegg (33) som atskiller kamrene (30) fra kompressorsylindrenes (1) indre og inneholder et antall enveisventiler (35) som tillater passasje av luft fra kompressorsylindrene til kamrene under stempelmonteringenes (7) utadgående slag.

8. Motor ifølge påstandene 6 og 7, karakterisert ved at der i hver avkortet kjegleformet vegg (33) er anordnet et antall enveisventiler (35) som tillater passasje av luft fra kamrene inn i kompressorsylindrene under stempelmonteringenes innadgående slag.

9. Motor ifølge påstand 6, karakterisert ved at en av de nevnte lager-bæredeler for hver styreakseldel (12) omfatter en del (18) som er festet til den indre ende av den tilliggende kompressorsylinder (1) og til den ytre ende av forbrenningssylinderen (3) over armer (6) som heller mot sylinderaksen og strekker seg fra vedkommende kompressorsylinders (1) indre ende til forbrenningssylinderens (3) ytre ende.

10. Motor ifølge påstand 9, karakterisert ved at hvert kompressorstempel (8) har et større, i det vesentlige avkortet kjegleformet parti som overlapper de hellende armer (6) i kompressorstem-plets innerste stilling.

11. Motor ifølge påstandene 1 og 7, karakterisert ved at hvert kompressorstempel (8) har et avkortet kjegleformet hovedparti (13) anordnet til å un-derlappe en av de nevnte avkortede kjegle-formede vegger (33) i stempelmonteringenes ytterste stilling.

12. Motor ifølge påstand 1, karakterisert ved at hvert kompressor-sylinderhode (16) omfatter en ekstra buf-fertanordning i form av en hul, rørformet del (52) festet til sylinderhodet og en sylindrisk forlengelse (51) av hvert kompressorstempel (8) som beveger seg frem og tilbake i den rør f ormede del (fig. 5).

13. Motor ifølge påstand 4, karakterisert ved en anordning som for-binder stemplene i hver stempelmontering løsbart på en av styreakseldelene (63) omfattende en strekkstang (64) som forløper aksialt gjennom akseldelen og har en ende festet til kraftstemplet (9) og den annen ende løsbart forbundet med akseldelen (fig. 8).

14. Motor ifølge påstand 4, karakterisert ved at hver styreakseldel (67) har akseparallelt forløpende passasjer (69, 70) for et kjølemiddel (fig. 9).

15. Motor ifølge påstand 4, karakterisert ved at en av bæredelene i hvert lagerpar omfatter et antall armer (6) som er festet til den ytre ende av forbrenningssylinderen (3) og strekker seg fra denne i en retning som danner en spiss vinkel med sylinderaksen.

16. Motor ifølge påstand 4, karakterisert ved at en av bæredelene i hvert lagerpar omfatter en lukket, avkortet kjegleformet vegg (60) som strekker seg fra den ytre ende av forbrenningssylinderen (3), og inneholder minst én énveisventil (62) for å slippe ut av kompressorsylinderen under stempelmonteringens innadgående slag (fig. 8).

17. Motor ifølge påstand 5, karak terisert ved at hver sylindrisk del (18) har en ringformet passasje og en inn- løpskanal (72) og utløpskanal (73) for kjølevæske fra passasjen (fig. 10).

18. Motor ifølge påstand 3, karakterisert ved at hver kompressorsylinder ved sin ytre ende har et sylinderhode (16) med et i samme anordnet luftmottagerkammer (30), en hul, rørformet del (53), en sylindrisk forlengelse (56) som kan be-veges frem og tilbake i den rørformede del (53) og sammen med denne danner et mellomliggende, annet buffertkammer (82) , og at der i den sylindriske forlengelse (56) finnes et lukket kammer (85), og at der fra hvert luftmottagerkammer (30) fører en kanal (8) til det annet buffertkammer, hvilken kanal har en énveisventil (83) som tillater luft å strømme fra motta - gerkamret til det annet buffertkammer (82), og en énveisventil som tillater luft å strømme fra det annet buffertkammer til det lukkede kammer (85), og at hver aksel-del har en passasje (46) som danner en forbindelse fra det lukkede kammer (85) til det første buffertkammer (fig. 12).

19. Motor ifølge påstand 1, karakterisert ved konsentriske sylindre (86, 88) som begrenser en passasje (89) for inntaksluft for forbrenningssylinderen (92), og at hver kompressorsylinder (90) har en endevegg (87) med et antall énveis-ventiler (101) for tilførsel av luft til kompressorsylindrene under stempelmonteringenes innadgående slag, og et antall én-veisventiler (102) i hver kompressorsylinder, som kummuniserer med passasjen (89) for inntaksluft fra kompressorsylinderen til forbrenningssylinderen (92) gjennom passasjen under stempelmonteringenes (94) utadgående slag (fig. 13).

20. Motor ifølge påstand 18, karakterisert ved et antall ribber (126) som er understøttet av rammen (114) og understøtter hylsen (116) for frem- og tilbakegående bevegelse (fig. 14).

21. Motor ifølge påstand 1, karakterisert ved at styreakselens (113) ende er understøttet av rammen (114), og at en hylse (116) for hver stempelmontering (115) er lagret bevegelig frem og tilbake på akselen, til hvilke hylser der er festet et kompressorstempel (118) og et kraftstempel (122) (fig. 14).