WO2016192711A1 - Axial piston motor - Google Patents

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WO2016192711A1
WO2016192711A1 PCT/DE2016/100238 DE2016100238W WO2016192711A1 WO 2016192711 A1 WO2016192711 A1 WO 2016192711A1 DE 2016100238 W DE2016100238 W DE 2016100238W WO 2016192711 A1 WO2016192711 A1 WO 2016192711A1
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WO
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control piston
piston
combustion chamber
firing channel
control
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Application number
PCT/DE2016/100238
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Rohs
Original Assignee
GETAS GESELLSCHAFT FüR THERMODYNAMISCHE ANTRIEBSSYSTEME MBH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G3/00—Combustion-product positive-displacement engine plants
    • F02G3/02—Combustion-product positive-displacement engine plants with reciprocating-piston engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0002—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/26—Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis

Definitions

  • the invention relates to an axial piston motor with internal continuous
  • Combustion comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel to the combustion chamber and in which a working piston is arranged to move back and forth, each firing channel in each case by a reciprocable control piston occlusive and apparently is.
  • Such axial piston motors are known, for example, from WO 2009/062473 A2 and from WO 2011/009454 A2, where complex measures are disclosed there with which the service life of the control piston is to be increased, which, in each case, the flow of working medium from the combustion chamber into the working piston and thus come into contact with the very hot working fluid and subject to high wear.
  • the invention is based on the basic knowledge that the life of the control piston can be increased by the fact that the directly loaded by the extremely high heat components are designed so that they dissipate the heat directly and directly by extremely well are formed thermally conductive.
  • Axial piston engine with continuous combustion which comprises a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel with the combustion chamber and in which a working piston is arranged to reciprocate, each firing channel in each case by a reciprocable control piston Verschdorf- and apparently, thereby increasing that the control piston in each case a control piston body and a shot channel side carried by the control piston body, made of a material with a ⁇ higher thermal conductivity ⁇ than the control piston body having trained control piston cover. Due to the good or against the control piston body higher thermal conductivity ⁇ of the control piston cover, the heat which acts on the control piston shot channel side, to be dissipated to a greater extent than this is the case with conventional control piston.
  • the other components of the control piston continue to be made of very stable and wear-resistant material, since they are not so highly thermally stressed.
  • the life of the control piston in an axial piston internal combustion engine comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel with the combustion chamber and in which a working piston is arranged to move back and forth, wherein each firing channel is closed by a reciprocable control piston and is apparent
  • the control piston an impact surface and / or a guide surface made of a material with a ⁇ higher thermal conductivity ⁇ than the Has shot channel remote from the control piston.
  • This embodiment also ensures that the surfaces coming into direct contact with the hot working medium, in particular the baffle surface and / or the guide surface, are subject to a lower heat load due to their good thermal conductivity.
  • the term "guide surface” is understood to mean a surface of the control piston which comes into direct contact with the working medium and has a component essentially parallel to the weft direction or parallel to the main flow direction of the working medium through the firing channel.
  • the ⁇ - ie the difference in the thermal conductivity - more than 20 W / (m K), which causes a correspondingly good thermal relief or a corresponding increase in the life. It is understood that the difference in the thermal conductivity can also be more than 25 W / (m K) or more than 30 W / (m K).
  • an axial piston internal continuous combustion engine comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel to the combustion chamber and in which a working piston is arranged to move back and forth, each firing channel in each case by a closable and apparently movable control piston, and the life of the control piston can be increased if the control piston each having a control piston body and a shot channel side of the control piston body carried, made of a material having a thermal conductivity over 60 W / (m K) formed Steuerkolbendeckel , With such thermal conductivity, under the operating conditions in an axial piston internal combustion engine in which the hot working fluid is always in direct contact with the control piston cover, it can be ensured that the thermal load for both the control piston cover and the control piston body itself is sufficiently low to ensure a sufficient life. Ultimately, it does not matter if briefly the control piston body itself comes into contact with the hot working medium.
  • Combustion comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel to the combustion chamber and in which a working piston is arranged to move back and forth, each firing channel in each case by a reciprocable control piston occlusive and apparently is, the life of the control piston can be increased if the control piston has a baffle and / or a guide surface made of a material having a thermal conductivity above 60 W / (m K).
  • the design of the baffle or the guide surface ensures due to the good thermal conductivity that the thermal load of the baffle or the guide surface, which during operation of the axial piston very often, if not always, with the Hot working medium in contact, can be reduced to a necessary level.
  • baffle and the guide surface not necessarily both must be formed of a corresponding material, since the corresponding advantages already present, if only one of the surfaces of a corresponding material is formed. It is also understood that the baffle and the guide surface need not necessarily be formed on a control piston cover. Here it is conceivable, for example, that the baffle surface or the guide surface are represented by appropriate coatings or by suitable inlays or by suitable inserts.
  • Combustion comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders, each connected to the combustion chamber via a firing channel and in each of which a working piston is arranged to be movable back and forth, each firing channel being each characterized by a reciprocable control piston wear and an increased life of the control piston, when the axial piston motor is characterized in that the control piston each having a control piston body and a weftkanalmon carried by the control piston body, formed of copper or aluminum control piston cover.
  • an axial piston motor with internal continuous combustion comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel with the combustion chamber and in which a working piston is arranged to reciprocate, each firing channel respectively through a reciprocating control piston occludes and apparently, control piston with increased life, when the control piston has a baffle and / or a guide surface made of copper or aluminum.
  • the choice of materials with the correspondingly good thermal conductivity reduces the thermal load on the baffle surface or the guide surface, which in itself is correspondingly advantageous and does not necessarily have to be accompanied by the use of a separate control piston cover in order to achieve the associated advantages.
  • the copper and / or the aluminum is provided with a protective layer, in particular to avoid unnecessary wear, such as oxidation of the copper, for this purpose, in particular nickel plating or chrome plating in question, which is very inexpensive to implement.
  • a protective layer in particular to avoid unnecessary wear, such as oxidation of the copper, for this purpose, in particular nickel plating or chrome plating in question, which is very inexpensive to implement.
  • other protective layers such as a ceramic sprayed layer or the like may be used as long as the thermal conductivity is not lowered too much.
  • control piston cover or that the baffle and / or the
  • the spray cooling preferably takes place from a side facing away from the firing channel, so that a material separation between the working medium and the cooling medium can be ensured by the control piston.
  • the spray cooling can be done for example by water or liquid metal, which is either less effective or very expensive. Particularly preferred is a spray cooling by oil.
  • the spray cooling can be done with oil from a control pressure chamber which is arranged on the side facing away from the shot channels of the control piston and in which the control piston are moved back and forth, which has the advantage that the control pressure chamber - as however from the state the technique is already known - can be placed under a pressure which corresponds approximately to the combustion chamber pressure, so that any leakage currents that are present at the control piston between the combustion chamber and the control pressure chamber can be limited to a minimum. It is understood that, accordingly, the control pistons are preferably sealed within the control piston guide as far as possible.
  • control piston body is preferably dimensioned in relation to the control piston guide such that it does not leave the control piston guide in the firing channel in all operating positions on the combustion chamber side. In this way, it can be prevented that the control piston body comes into direct contact with the working medium which flows out of the combustion chamber.
  • the control piston leaves the control piston guide into the firing channel in individual operating positions, which, however, has not proven to be so critical thermally.
  • Firing channel opening control piston guide is arranged, the control piston cover such be configured so that it closes in all operating positions, the control piston guide combustion chamber side to the firing channel, which accordingly protects the control piston body from the hot working fluid.
  • the control piston cover On the side facing away from the combustion chamber of the firing channel such a degree does not necessarily have to be present in all operating positions, since this - as already explained above - is not so critical thermally.
  • control piston body Sufficient stability of the control piston body can be ensured if it is made of steel or titanium.
  • the lower thermal conductivity can be accepted at this point because of the dimensional stability and because of the overall stability of assemblies made of steel or titanium, as long as the heat through the respective control piston cover or through the baffle or the guide surface can be dissipated sufficiently quickly enough.
  • the control piston body may be formed of titanium steel, which has been found to be particularly advantageous as a carrier of the well-conductive control piston cover or the baffle and / or the guide surface.
  • control piston body of aluminum, which allows high working speeds due to its low specific weight and its high stability in terms of weight, in which case the heat conductivity shot channel side by the use of copper or by the use of suitable aluminum alloys with correspondingly higher thermal conductivity should be adjusted.
  • the flow conditions within the firing channel can be influenced in a particularly favorable manner if a shoulder surface facing the firing channel and angled with respect to the deflecting surface is provided on the side of the guide surface facing away from the combustion chamber.
  • a shoulder surface facing the firing channel and angled with respect to the deflecting surface is provided on the side of the guide surface facing away from the combustion chamber.
  • the complementary region of the weft channel in this way, although an angled area should initially obstruct a flow, a good flow of working medium can be achieved, which on the one hand reduces the thermal load on the control piston and on the other hand any power losses of the axial piston motor minimized.
  • a suitable choice of the angle and - in a suitable embodiment - also a corresponding adjustment of the complementary region of the weft channel can ensure that the firing channel then open very quickly with a large movement in the control piston with a large cross-section to the hot working medium of to transfer the combustion chamber into the corresponding working cylinder.
  • the guide surface and the shoulder surface are arranged at an obtuse angle, ie an angle between 90 ° and 180 ° to each other.
  • a blunt angle has not proved to be so advantageous in this respect, while an acute angle is disadvantageous because it leads to strong turbulence and consequently to high power losses.
  • a corresponding angled arranged shoulder surface is also independent of the other features of the present invention in an axial piston internal continuous combustion engine, comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders, each via a firing channel with the Combustion chamber are connected and in each of which a working piston is arranged to move back and forth, each firing channel in each case by a reciprocable control piston occlusive and apparently, correspondingly advantageous.
  • Figure 1 is a schematic sectional view through an axial piston motor as the first
  • Figure 2 shows the axial piston of Figure 1 in a cross section through the combustion chamber, the shot channels and the working cylinder.
  • FIG. 3 a perspective view of the alternative control pistons illustrated in FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows the control piston according to FIG. 3 in a side view
  • Figure 5 shows the control piston of Figures 3 and 4 in a plan view
  • FIG. 6 shows the control piston according to FIGS. 3 to 5 in a section along the line VI-VI in FIG.
  • FIG. 5 is a diagrammatic representation of FIG. 5.
  • the axial piston motor 10 shown in FIGS. 1 and 2 has a
  • the working piston 320 are on connecting rod 510 with compressor piston 420 on a
  • Compressor side 40 connected, which in turn are movable in compressor cylinders 410 back and forth.
  • the connecting rods 510 drive in a known per se and therefore unspecified explained manner a driven pulley 520, which in turn sits on an output shaft 522, so that in this way mechanical energy, which is obtained by the power piston 320, is available ,
  • Compressor cylinders 410 compressed air, or other oxidizer used for combustion, is supplied from the compressor side 40 via an oxidizer inlet 260 through a heat exchanger 600 of the combustor 200, where it burns together with fuel 222, 242 in the combustor and from there be abandoned on the firing channels 700 the working cylinders 310.
  • the combustion chamber 200 includes a
  • Main combustion chamber 210 and a pre-combustion chamber 230 wherein the main combustion chamber 210 via a main nozzle 220 fuel 222 is supplied.
  • the main combustion chamber 210 is also supplied with the oxidant, generally air, required for the combustion of the fuel 222.
  • Main combustion chamber 210 of the combustion chamber 200 can be oxidized as much as possible thermally decomposed in a processing chamber 250, which by pre-combustion with a pre-combustion chamber 230, which opens into the processing chamber 250, and with a pre-nozzle 240 for fuel 242 and with an associated Oxidatorzutechnisch 244th , which in turn is also connected to the Oxidatorzutechnisch 260, is realized. In this way, a very complete and, above all, low-emission combustion can be realized.
  • control pistons 710 include, as can be seen in particular with reference to the embodiment shown in Figures 3 to 6, each having a control piston body 712 which forms a first part 713 of the control piston 710 and is formed in this embodiment of titanium steel.
  • control pistons 710 each comprise control piston cover 714, which form a further part 715 of the control piston 710 and are formed in this embodiment of copper.
  • the control piston covers 714 each include a baffle 716, which is the
  • Combustion chamber 200 and are directed substantially perpendicular to the firing channel 700 and perpendicular to the main flow direction of the working medium through the firing channel 700 through.
  • the control piston covers 714 each include a guide surface 718, which are aligned substantially parallel to the firing channel 700 and parallel to the main flow direction of the working medium through the firing channel 700 therethrough.
  • the baffles and fins are each formed of copper.
  • the control piston cover is nickel-plated and thus carries a protective layer against undesirable oxidation.
  • the control piston 710 each have an impeller 735, which in a
  • Control disc 740 runs, which in turn sits on the output shaft 522, whereby the movement of the control piston 710 with respect to the movement of the working piston 320 and the compression of the piston 420 can be synchronized.
  • control disk 740 is disposed in a control pressure chamber 750 when the space in which the control disk 740 is found is appropriately sealed, which is not mandatory in other embodiments.
  • the pressure in the control pressure chamber 750 can essentially correspond to the pressure of the compressed oxidant, that is to say essentially the pressure in the oxidizer feed line 260, which roughly corresponds to the pressure in the main combustion chamber 210. In this way, any leaks past the control piston 710 can be reduced to a minimum.
  • the respective control piston cover 714 or the associated part 715 of the control piston 710 can be readily injection-cooled from the inside, so that oil which is conducted into the control pressure chamber 750 can directly serve a corresponding cooling.
  • control piston 710 has a shoulder surface 720 which is disposed at an obtuse angle to the guide surface 718, so that a changed wall of the control piston 710 with respect to the firing channel 700 results, which leads to improved flow conditions with a suitable embodiment of the complementary firing channel 700, compared to the control piston of Figures 1 and 2 leads.
  • Axial piston motor 420 Compressor piston Combustion chamber area
  • Main combustion chamber 600 heat exchanger main nozzle
  • Control disc Compressor cylinder 750 Control pressure chamber

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Abstract

The aim of the invention is to increase the service life of control pistons of an axial piston motor with a continuous inner combustion, comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders, each of which is connected to the combustion chamber via a firing channel and in each of which a working piston is arranged in a movable manner back and forth. Each firing channel can be opened and closed by a control piston moving back and forth. This aim is achieved by designing the components which are directly under extremely high heat loads to immediately and directly discharge the heat, wherein the components are designed to be extremely heat-conductive.

Description

Axialkolbenmotor  axial piston motor
[01] Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher[01] The invention relates to an axial piston motor with internal continuous
Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer und zumindest zwei Arbeitszylinder, die jeweils über einen Schusskanal mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben verschließ- und offenbar ist. Combustion, comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel to the combustion chamber and in which a working piston is arranged to move back and forth, each firing channel in each case by a reciprocable control piston occlusive and apparently is.
[02] Derartige Axialkolbenmotoren sind beispielsweise aus der WO 2009/062473 A2 und aus der WO 2011/009454 A2 bekannt, wobei dort aufwändige Maßnahmen offenbart sind, mit welchen die Lebensdauer der Steuerkolben erhöht werden soll, die, da sie jeweils den Strom an Arbeitsmedium von der Brennkammer in die Arbeitskolben unterbrechen und somit mit dem sehr heißen Arbeitsmedium in Kontakt kommen und einem hohen Verschleiß unterliegen. [02] Such axial piston motors are known, for example, from WO 2009/062473 A2 and from WO 2011/009454 A2, where complex measures are disclosed there with which the service life of the control piston is to be increased, which, in each case, the flow of working medium from the combustion chamber into the working piston and thus come into contact with the very hot working fluid and subject to high wear.
[03] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung einen gattungsgemäßen Axialkolbenmotor bereit zu stellen, bei welchem die Lebensdauer der Steuerkolben durch verhältnismäßig einfache Maßnahmen erhöht ist. [03] It is an object of the present invention to provide a generic axial piston engine in which the service life of the control piston is increased by relatively simple measures.
[04] Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Axialkolbenmotor mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. [04] The object of the invention is achieved by an axial piston engine having the features of the independent claims. Further, possibly also independent thereof, advantageous embodiments can be found in the subclaims and the following description.
[05] Hierbei geht die Erfindung von der Grunderkenntnis aus, dass sich die Lebensdauer des Steuerkolben dadurch erhöhen lässt, dass die unmittelbar durch die äußerst hohe Wärme belasteten Bauteile derart ausgebildet sind, dass sie die Wärme unmittelbar und direkt wieder abführen, indem sie äußerst gut wärmeleitfähig ausgebildet sind. [05] The invention is based on the basic knowledge that the life of the control piston can be increased by the fact that the directly loaded by the extremely high heat components are designed so that they dissipate the heat directly and directly by extremely well are formed thermally conductive.
[06] Dementsprechend lässt sich die Lebensdauer der Steuerkolben bei einemAccordingly, the life of the control piston at a
Axialkolbenmotor mit kontinuierlicher Verbrennung, welche eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer und zumindest zwei Arbeitszylinder umfasst, die jeweils über einen Schusskanal mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben verschließ- und offenbar ist, dadurch erhöhen, dass der Steuerkolben jeweils einen Steuerkolbenkörper und einen schusskanalseitig von dem Steuerkolbenkörper getragenen, aus einem Material mit um ein Δλ höheren Wärmeleitfähigkeit λϋ als der Steuerkolbenkörper ausgebildeten Steuerkolbendeckel aufweist. Durch die gute bzw. gegenüber dem Steuerkolbenkörper höhere Wärmeleitfähigkeit λϋ des Steuerkolbendeckels kann die Wärme, welche auf den Steuerkolben schusskanalseitig wirkt, in stärkerem Maße abgeführt werden als dieses bei herkömmlichen Steuerkolben der Fall ist. Die übrigen Baugruppen des Steuerkolbens können hingegen weiterhin aus sehr stabilen und verschleißfestem Material gebildet werden, da sie nicht so hoch thermisch belastet sind. Axial piston engine with continuous combustion, which comprises a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel with the combustion chamber and in which a working piston is arranged to reciprocate, each firing channel in each case by a reciprocable control piston Verschließ- and apparently, thereby increasing that the control piston in each case a control piston body and a shot channel side carried by the control piston body, made of a material with a Δλ higher thermal conductivity λϋ than the control piston body having trained control piston cover. Due to the good or against the control piston body higher thermal conductivity λϋ of the control piston cover, the heat which acts on the control piston shot channel side, to be dissipated to a greater extent than this is the case with conventional control piston. The other components of the control piston, however, continue to be made of very stable and wear-resistant material, since they are not so highly thermally stressed.
[07] Ebenso ist die Lebensdauer der Steuerkolben bei einem Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer und zumindest zwei Arbeitszylinder, die jeweils über einen Schusskanal mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben verschließ- und offenbar ist, erhöht, wenn sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass der Steuerkolben eine Prallfläche und/oder eine Leitfläche aus einem Material mit einer um ein Δλ höheren Wärmeleitfähigkeit λϋ als ein dem Schusskanal abgewandtes Teil des Steuerkolbens aufweist. Auch diese Ausgestaltung gewährleistet, dass die unmittelbar mit dem heißen Arbeitsmedium in Kontakt kommenden Flächen, insbesondere die Prallfläche und/oder die Leitfläche aufgrund ihrer guten Wärmeleitfähigkeit einer geringeren Wärmebelastung unterliegen. Hierbei ist es nicht zwingend notwendig, die Prallfläche bzw. die Leitfläche jeweils an einem Steuerkolbendeckel auszugestalten, was jedoch an sich zu einer verhältnismäßig einfachen baulichen Gesamtkonzeption führt. Es versteht sich darüber hinaus, dass die entsprechenden Vorteile bereits vorliegen, wenn lediglich die Prallfläche bzw. lediglich die Leitfläche aus einem entsprechenden Material gebildet sind. Es ist nicht zwingend notwendig, dass sowohl die Prallfläche als auch die Leitfläche entsprechend ausgestaltet sind, um bereits Vorteile hinsichtlich der Lebensdauer zu erhalten. Similarly, the life of the control piston in an axial piston internal combustion engine, comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel with the combustion chamber and in which a working piston is arranged to move back and forth, wherein each firing channel is closed by a reciprocable control piston and is apparent, when the axial piston motor is characterized in that the control piston an impact surface and / or a guide surface made of a material with a Δλ higher thermal conductivity λϋ than the Has shot channel remote from the control piston. This embodiment also ensures that the surfaces coming into direct contact with the hot working medium, in particular the baffle surface and / or the guide surface, are subject to a lower heat load due to their good thermal conductivity. In this case, it is not absolutely necessary to design the baffle surface or the guide surface in each case on a control piston cover, which, however, leads to a relatively simple total structural design. It goes without saying that the corresponding advantages already exist if only the baffle surface or merely the baffle surface are formed from a corresponding material. It is not absolutely necessary that both the baffle surface and the guide surface are designed accordingly in order to obtain advantages in terms of service life.
[08] In diesem Zusammenhang sei erläutert, dass mit der Bezeichnung„Prallfläche" eine[08] In this context, it should be explained that with the term "baffle" a
Fläche des Steuerkolben beschrieben ist, welche mit einer Komponente senkrecht zur Schussrichtung des heißen Arbeitsmediums durch den Schusskanal bzw. mit einer Fläche senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Arbeitsmediums durch den Schusskanal versehen ist. Hingegen wird unter der Bezeichnung„Leitfläche" eine Fläche des Steuerkolbens verstanden, welche unmittelbar mit dem Arbeitsmedium in Kontakt kommt und eine Komponente im Wesentlichen parallel zur Schussrichtung bzw. parallel zur Hauptströmungsrichtung des Arbeitsmediums durch den Schusskanal hindurch aufweist. [09] Vorzugsweise beträgt das Δλ - also der Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit - mehr als 20 W/(m K), was eine entsprechend gut thermische Entlastung bzw. eine entsprechende Erhöhung der Lebensdauer bedingt. Es versteht sich, dass der Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit auch mehr als 25 W/(m K) bzw. mehr als 30 W/(m K) betragen kann. Surface of the control piston is described, which is provided with a component perpendicular to the weft direction of the hot working medium through the firing channel or with a surface perpendicular to the main flow direction of the working medium through the firing channel. By contrast, the term "guide surface" is understood to mean a surface of the control piston which comes into direct contact with the working medium and has a component essentially parallel to the weft direction or parallel to the main flow direction of the working medium through the firing channel. [09] Preferably, the Δλ - ie the difference in the thermal conductivity - more than 20 W / (m K), which causes a correspondingly good thermal relief or a corresponding increase in the life. It is understood that the difference in the thermal conductivity can also be more than 25 W / (m K) or more than 30 W / (m K).
[10] Kumulativ bzw. alternativ lässt sich eine entsprechend lange Lebensdauer der[10] Cumulatively or alternatively, a correspondingly long life of the
Steuerkolben dann erreichen, wenn der auf die Wärmeleitung des Steuerkolbenkörpers s = λο- Δλ normierte Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit, also Δλ/(λϋ-Δλ), mehr als 1, insbesondere mehr als 1,2 bzw. mehr als 1,5 oder sogar mehr als 2 beträgt. Control piston then reach, if the heat conductivity of the control piston body s = λο- Δλ normalized differences in thermal conductivity, ie Δλ / (λϋ-Δλ), more than 1, in particular more than 1.2 or more than 1.5 or even is more than 2.
[11] Bei einem Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer und zumindest zwei Arbeitszylinder, die jeweils über einen Schusskanal mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben verschließ- und offenbar ist, lässt sich die Lebensdauer der Steuerkolben erhöhen, wenn der Steuerkolben jeweils einen Steuerkolbenkörper und einen schusskanalseitig von dem Steuerkolbenkörper getragenen, aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit über 60 W/(m K) ausgebildeten Steuerkolbendeckel aufweist. Bei einer derartigen Wärmeleitfähigkeit kann unter dem Betriebsbedingungen in einen Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, bei welcher das heiße Arbeitsmedium ständig in unmittelbarem Kontakt mit dem Steuerkolbendeckel ist, gewährleistet werden, dass die thermische Belastung sowohl für den Steuerkolbendeckel als auch für den Steuerkolbenkörper selbst ausreichend gering ist, um eine ausreichende Lebensdauer zu gewährleisten. Hierbei spielt es letztlich keine Rolle, wenn kurzzeitig der Steuerkolbenkörper ggf. selbst mit dem heißen Arbeitsmedium in Kontakt kommt. In an axial piston internal continuous combustion engine, comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel to the combustion chamber and in which a working piston is arranged to move back and forth, each firing channel in each case by a closable and apparently movable control piston, and the life of the control piston can be increased if the control piston each having a control piston body and a shot channel side of the control piston body carried, made of a material having a thermal conductivity over 60 W / (m K) formed Steuerkolbendeckel , With such thermal conductivity, under the operating conditions in an axial piston internal combustion engine in which the hot working fluid is always in direct contact with the control piston cover, it can be ensured that the thermal load for both the control piston cover and the control piston body itself is sufficiently low to ensure a sufficient life. Ultimately, it does not matter if briefly the control piston body itself comes into contact with the hot working medium.
[12] Darüber hinaus kann bei einem Arbeitskolbenmotor mit innerer kontinuierlicherIn addition, in a piston engine with internal continuous
Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer und zumindest zwei Arbeitszylinder, die jeweils über einen Schusskanal mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben verschließ- und offenbar ist, die Lebensdauer der Steuerkolben erhöht werden, wenn der Steuerkolben eine Prallfläche und/oder eine Leitfläche aus einem Material aus einer Wärmeleitfähigkeit über 60 W/(m K) aufweist. Auch hier gewährleistet die Ausgestaltung der Prallfläche bzw. der Leitfläche aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit, dass die thermische Belastung der Prallfläche bzw. der Leitfläche, welche während des Betriebs des Axialkolbenmotors sehr häufig, wenn nicht sogar immer, mit dem heißem Arbeitsmedium in Kontakt sind, auf ein notwendiges Maß reduziert werden kann. Auch hier versteht es sich, dass die Prallfläche und die Leitfläche nicht unbedingt beide aus einem entsprechenden Material gebildet sein müssen, da die entsprechenden Vorteile bereits vorliegend, wenn lediglich eine der Flächen aus einem entsprechenden Material gebildet ist. Es versteht sich darüber hinaus, dass die Prallfläche und die Leitfläche nicht zwingend an einem Steuerkolbendeckel ausgebildet sein müssen. Hier ist es beispielsweise denkbar, dass die Prallfläche bzw. die Leitfläche durch entsprechende Beschichtungen oder durch geeignete Inlays bzw. durch geeignete Einlagen dargestellt sind. Combustion, comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel to the combustion chamber and in which a working piston is arranged to move back and forth, each firing channel in each case by a reciprocable control piston occlusive and apparently is, the life of the control piston can be increased if the control piston has a baffle and / or a guide surface made of a material having a thermal conductivity above 60 W / (m K). Again, the design of the baffle or the guide surface ensures due to the good thermal conductivity that the thermal load of the baffle or the guide surface, which during operation of the axial piston very often, if not always, with the Hot working medium in contact, can be reduced to a necessary level. Again, it is understood that the baffle and the guide surface not necessarily both must be formed of a corresponding material, since the corresponding advantages already present, if only one of the surfaces of a corresponding material is formed. It is also understood that the baffle and the guide surface need not necessarily be formed on a control piston cover. Here it is conceivable, for example, that the baffle surface or the guide surface are represented by appropriate coatings or by suitable inlays or by suitable inserts.
[13] Darüber hinaus ergibt sich bei einem Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicherIn addition, results in an axial piston motor with internal continuous
Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer und zumindest zwei Arbeitszylinder, die jeweils über einen Schusskanal mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolbenverschleiß und offenbar ist, eine erhöhte Lebensdauer der Steuerkolben, wenn sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass der Steuerkolben jeweils einen Steuerkolbenkörper und einen schusskanalseitig von dem Steuerkolbenkörper getragenen, aus Kupfer oder Aluminium ausgebildeten Steuerkolbendeckel aufweist. Obgleich Titan oder ähnliche Materialien sicherlich höheren Belastungen Stand halten können, zeigt sich die verhältnismäßig gute Wärmeleitfähigkeit von insbesondere Kupfer, aber auch von Aluminium, hinsichtlich der Lebensdauer der Steuerkolben für vorteilhaft und gewährleistet, dass - insbesondere im Zusammenspiel mit einer geeigneten Kühlung - die Lebensdauer der Steuerkolben auf ein erträgliches Maß erhöht werden kann, ohne das sehr großtechnologische Aufwendungen notwendig sind. Combustion comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders, each connected to the combustion chamber via a firing channel and in each of which a working piston is arranged to be movable back and forth, each firing channel being each characterized by a reciprocable control piston wear and an increased life of the control piston, when the axial piston motor is characterized in that the control piston each having a control piston body and a weftkanalseitig carried by the control piston body, formed of copper or aluminum control piston cover. Although titanium or similar materials can withstand higher loads certainly, the relatively good thermal conductivity of copper in particular, but also of aluminum, with regard to the service life of the control piston for advantageous and ensures that - especially in conjunction with a suitable cooling - the life of the Control piston can be increased to a tolerable level, without the very large-scale expenses are necessary.
[14] Auch weist ein Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer und zumindest zwei Arbeitszylinder, die jeweils über einen Schusskanal mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben verschließ- und offenbar ist, Steuerkolben mit erhöhter Lebensdauer auf, wenn der Steuerkolben eine Prallfläche und/oder eine Leitfläche aus Kupfer oder Aluminium aufweist. Auch bedingt die Materialwahl mit der entsprechend guten Wärmeleitfähigkeit eine Verminderung der thermischen Belastung der Prallfläche bzw. der Leitfläche, was bereits für sich genommen entsprechend vorteilhaft ist und nicht zwingend mit der Verwendung eines separaten Steuerkolbendeckels einhergehen muss, um die zugehörigen Vorteile zu erzielen. [15] Vorzugsweise ist das Kupfer und/oder das Aluminium mit einer Schutzschicht versehen, insbesondere unnötigen Verschleiß, wie beispielsweise eine Oxidation des Kupfers, vermeiden zu können- Hierfür kommt insbesondere ein Vernickeln bzw. Verchromen in Frage, was sehr kostengünstig umzusetzen ist. Andererseits können auch andere Schutzschichten, wie beispielsweise eine aufgespritzte Keramikschicht oder ähnliches zur Anwendung kommen, solange die Wärmeleitfähigkeit hierdurch nicht zu weit herabgesetzt wird. Also, an axial piston motor with internal continuous combustion, comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders which are each connected via a firing channel with the combustion chamber and in which a working piston is arranged to reciprocate, each firing channel respectively through a reciprocating control piston occludes and apparently, control piston with increased life, when the control piston has a baffle and / or a guide surface made of copper or aluminum. Also, the choice of materials with the correspondingly good thermal conductivity reduces the thermal load on the baffle surface or the guide surface, which in itself is correspondingly advantageous and does not necessarily have to be accompanied by the use of a separate control piston cover in order to achieve the associated advantages. Preferably, the copper and / or the aluminum is provided with a protective layer, in particular to avoid unnecessary wear, such as oxidation of the copper, for this purpose, in particular nickel plating or chrome plating in question, which is very inexpensive to implement. On the other hand, other protective layers such as a ceramic sprayed layer or the like may be used as long as the thermal conductivity is not lowered too much.
[16] Vorzugsweise sind der Steuerkolbendeckel bzw. dass die Prallfläche und/oder diePreferably, the control piston cover or that the baffle and / or the
Leitfläche tragende Teil des Steuerkolbens spritzgekühlt. Hierbei erfolgt die Spritzkühlung vorzugsweise von einer dem Schusskanal abgewandten Seite, sodass eine Materialtrennung zwischen Arbeitsmedium und Kühlmedium durch den Steuerkolben gewährleistet werden kann. Die Spritzkühlung kann beispielsweise durch Wasser oder durch flüssiges Metall erfolgen, was jedoch entweder wenig effektiv oder aber sehr kostenintensiv ist. Besonders bevorzugt wird eine Spritzkühlung durch Öl. Guiding surface-carrying part of the control piston injection-cooled. In this case, the spray cooling preferably takes place from a side facing away from the firing channel, so that a material separation between the working medium and the cooling medium can be ensured by the control piston. The spray cooling can be done for example by water or liquid metal, which is either less effective or very expensive. Particularly preferred is a spray cooling by oil.
[17] Hierbei kann die Spritzkühlung mit Öl aus einem Steuerdruckraum erfolgen, welcher auf der den Schusskanälen abgewandten Seite der Steuerkolben angeordnet ist und in welchem die Steuerkolben hin und her bewegt werden, was den Vorteil hat, dass der Steuerdruckraum - wie jedoch aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist - unter einen Druck gesetzt werden kann, welcher in etwa den Brennkammerdruck entspricht, sodass etwaige Leckströme, die an den Steuerkolben vorbei zwischen Brennkammer und Steuerdruckraum vorliegen, auf ein Minimum begrenzt werden können. Es versteht sich, dass dementsprechend die Steuerkolben vorzugsweise innerhalb der Steuerkolbenführung so weit wie möglich abgedichtet sind. Here, the spray cooling can be done with oil from a control pressure chamber which is arranged on the side facing away from the shot channels of the control piston and in which the control piston are moved back and forth, which has the advantage that the control pressure chamber - as however from the state the technique is already known - can be placed under a pressure which corresponds approximately to the combustion chamber pressure, so that any leakage currents that are present at the control piston between the combustion chamber and the control pressure chamber can be limited to a minimum. It is understood that, accordingly, the control pistons are preferably sealed within the control piston guide as far as possible.
[18] Ist der Steuerkolben in einer sich in den Schusskanal öffnenden Steuerkolbenführung angeordnet, so ist der Steuerkolbenkörper in Bezug auf die Steuerkolbenführung vorzugsweise derart dimensioniert, dass er in allen Betriebspositionen brennkammerseitig die Steuerkolbenführung nicht in den Schusskanal hinein verlässt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Steuerkolbenkörper unmittelbar mit dem Arbeitsmedium, welches aus der Brennkammer strömt, in Kontakt kommt. Auf der der Brennkammer abgewandten Seite des Schusskanals hingegen ist es durchaus denkbar, dass der Steuerkolben in einzelnen Betriebspositionen die Steuerkolbenführung in den Schusskanal hinein verlässt, was sich jedoch als thermisch nicht so kritisch herausgestellt hat. [18] If the control piston is arranged in a control piston guide which opens into the firing channel, the control piston body is preferably dimensioned in relation to the control piston guide such that it does not leave the control piston guide in the firing channel in all operating positions on the combustion chamber side. In this way, it can be prevented that the control piston body comes into direct contact with the working medium which flows out of the combustion chamber. On the side facing away from the combustion chamber of the firing channel, however, it is quite conceivable that the control piston leaves the control piston guide into the firing channel in individual operating positions, which, however, has not proven to be so critical thermally.
[19] Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann, wenn der Steuerkolben in einer sich in den[19] Cumulatively or alternatively, if the control piston in a in the
Schusskanal öffnenden Steuerkolbenführung angeordnet ist, der Steuerkolbendeckel derart ausgestaltet sein, dass er in allen Betriebspositionen die Steuerkolbenführung brennkammerseitig zum Schusskanal hin abschließt, was dementsprechend den Steuerkolbenkörper vor dem heißen Arbeitsmedium schützt. Auf der der Brennkammer abgewandten Seite des Schusskanals muss ein derartiger Abschluss nicht zwingend in allen Betriebspositionen vorliegen, da dieses - wie bereits vorstehend erläutert - thermisch nicht so kritisch ist. Firing channel opening control piston guide is arranged, the control piston cover such be configured so that it closes in all operating positions, the control piston guide combustion chamber side to the firing channel, which accordingly protects the control piston body from the hot working fluid. On the side facing away from the combustion chamber of the firing channel such a degree does not necessarily have to be present in all operating positions, since this - as already explained above - is not so critical thermally.
[20] Eine ausreichende Stabilität des Steuerkolbenkörpers kann gewährleistet werden, wenn diese aus Stahl oder Titan ausgebildet ist. Die niedrigere Wärmeleitfähigkeit kann an dieser Stelle wegen der Formstabilität und wegen der Gesamtstabilität von aus Stahl oder Titan ausgebildeten Baugruppen in Kauf genommen werden, solang die Wärme durch den jeweiligen Steuerkolbendeckel bzw. durch die Prallfläche oder die Leitfläche in ausreichendem Maße schnell abgeführt werden kann. Insbesondere kann der Steuerkolbenkörper aus Titanstahl ausgebildet sein, was sich insbesondere auch als Träger der gut leitfähige Steuerkolbendeckel bzw. der Prallfläche und/oder der Leitfläche als vorteilhaft herausgestellt hat. Ebenso ist es denkbar, den Steuerkolbenkörper aus Aluminium auszubilden, welches wegen seines geringen spezifischen Gewichts und seiner in Bezug auf das Gewicht hohen Stabilität hohe Arbeitsgeschwindigkeiten zulässt, wobei dann die Wärmeleitfähigkeit schusskanalseitig durch die Verwendung von Kupfer oder durch die Verwendung geeigneter Aluminiumlegierungen mit entsprechend höherer Wärmeleitfähigkeit angepasst werden sollte. [20] Sufficient stability of the control piston body can be ensured if it is made of steel or titanium. The lower thermal conductivity can be accepted at this point because of the dimensional stability and because of the overall stability of assemblies made of steel or titanium, as long as the heat through the respective control piston cover or through the baffle or the guide surface can be dissipated sufficiently quickly enough. In particular, the control piston body may be formed of titanium steel, which has been found to be particularly advantageous as a carrier of the well-conductive control piston cover or the baffle and / or the guide surface. It is also conceivable to design the control piston body of aluminum, which allows high working speeds due to its low specific weight and its high stability in terms of weight, in which case the heat conductivity shot channel side by the use of copper or by the use of suitable aluminum alloys with correspondingly higher thermal conductivity should be adjusted.
[21] Die Strömungs Verhältnisse innerhalb des Schusskanals lassen sich besonders günstig beeinflussen, wenn an der der Brennkammer abgewandten Seite der Leitfläche eine dem Schusskanal zugewandte und bezüglich der Leitfläche abgewinkelt angeordnete Schulterfläche vorgesehen ist. Bei geeigneter Ausgestaltung insbesondere auch des komplementären Bereich des Schusskanals kann auf diese Weise, obgleich ein abgewinkelter Bereich an sich zunächst einmal eine Strömung behindern sollte, ein guter Fluss von Arbeitsmedium erzielt werden, was einerseits die thermische Belastung des Steuerkolbens reduziert und andererseits etwaige Leistungsverluste des Axialkolbenmotors minimiert. [21] The flow conditions within the firing channel can be influenced in a particularly favorable manner if a shoulder surface facing the firing channel and angled with respect to the deflecting surface is provided on the side of the guide surface facing away from the combustion chamber. In a suitable embodiment, in particular also the complementary region of the weft channel, in this way, although an angled area should initially obstruct a flow, a good flow of working medium can be achieved, which on the one hand reduces the thermal load on the control piston and on the other hand any power losses of the axial piston motor minimized.
[22] Durch eine geeignete Wahl des Winkels und - bei geeigneter Ausgestaltung - auch eine entsprechende Anpassung des komplementären Bereichs des Schusskanals lässt sich gewährleisten, dass der Schusskanal dann bei einer Bewegung des Steuerkolbens sehr schnell mit einem großem Querschnitt öffnen, um das heiße Arbeitsmedium von der Brennkammer in den entsprechenden Arbeitszylinder zu überführen. [23] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leitfläche und die Schulterfläche in einem stumpfen Winkel, also einem Winkel zwischen 90° und 180° zueinander angeordnet sind. Insbesondere ein überstumpfer Winkel hat sich diesbezüglich als nicht so vorteilhaft erwiesen, während ein spitzer Winkel nachteilig ist, da er zu starken Verwirbelung und mithin zu hohes Leistungsverlusten führt. By a suitable choice of the angle and - in a suitable embodiment - also a corresponding adjustment of the complementary region of the weft channel can ensure that the firing channel then open very quickly with a large movement in the control piston with a large cross-section to the hot working medium of to transfer the combustion chamber into the corresponding working cylinder. [23] It is particularly advantageous if the guide surface and the shoulder surface are arranged at an obtuse angle, ie an angle between 90 ° and 180 ° to each other. In particular, a blunt angle has not proved to be so advantageous in this respect, while an acute angle is disadvantageous because it leads to strong turbulence and consequently to high power losses.
[24] Angesichts der Vorteile hinsichtlich der Strömung des Arbeitsmediums ist eine entsprechend abgewinkelt angeordnete Schulterfläche auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung bei einem Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer und zumindest zwei Arbeitszylinder, die jeweils über einen Schusskanal mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben verschließ- und offenbar ist, entsprechend vorteilhaft. In view of the advantages in terms of the flow of the working medium, a corresponding angled arranged shoulder surface is also independent of the other features of the present invention in an axial piston internal continuous combustion engine, comprising a continuously operating combustion chamber and at least two working cylinders, each via a firing channel with the Combustion chamber are connected and in each of which a working piston is arranged to move back and forth, each firing channel in each case by a reciprocable control piston occlusive and apparently, correspondingly advantageous.
[25] Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können. [25] It is understood that the features of the solutions described above or in the claims can optionally also be combined in order to be able to implement the advantages in a cumulative manner.
[26] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen: [26] Further advantages, objects and features of the present invention will be explained with reference to the following description of exemplary embodiments, which are also illustrated in particular in the appended drawing. In the drawing show:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Axialkolbenmotor als erstes  Figure 1 is a schematic sectional view through an axial piston motor as the first
Ausführungsbeispiel;  Embodiment;
Figur 2 den Axialkolbenmotor nach Figur 1 in einem Querschnitt durch die Brennkammer, die Schusskanäle und die Arbeitszylinder; und  Figure 2 shows the axial piston of Figure 1 in a cross section through the combustion chamber, the shot channels and the working cylinder. and
Figur 3 einen zu den in Figuren 1 und 2 dargestellten alternativen Steuerkolben in perspektivischer Ansicht; FIG. 3 a perspective view of the alternative control pistons illustrated in FIGS. 1 and 2;
Figur 4 den Steuerkolben nach Figur 3 in einer Seitenansicht; FIG. 4 shows the control piston according to FIG. 3 in a side view;
Figur 5 den Steuerkolben nach Figuren 3 und 4 in einer Aufsicht; und Figure 5 shows the control piston of Figures 3 and 4 in a plan view; and
Figur 6 den Steuerkolben nach Figuren 3 bis 5 in einem Schnitt entlang der Linie VI- VI in 6 shows the control piston according to FIGS. 3 to 5 in a section along the line VI-VI in FIG
Figur 5.  FIG. 5.
[27] Der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Axialkolbenmotor 10 weist einen[27] The axial piston motor 10 shown in FIGS. 1 and 2 has a
Brennkammerbereich 20 mit einer Brennkammer 200 auf, von welcher Schusskanäle 700 zu Arbeitszylindern 310 in einer Arbeitsseite 30 abgehen, in denen jeweils Arbeitskolben 320 hin und her beweglich sind. Combustion chamber 20 with a combustion chamber 200, from which shot channels 700 to Working cylinders 310 depart in a working side 30, in each of which working piston 320 are movable back and forth.
[28] Die Arbeitskolben 320 sind über Pleuel 510 mit Verdichterkolben 420 auf einerThe working piston 320 are on connecting rod 510 with compressor piston 420 on a
Verdichterseite 40 verbunden, welche ihrerseits in Verdichterzylindern 410 hin und her beweglich sind. Compressor side 40 connected, which in turn are movable in compressor cylinders 410 back and forth.
[29] Die Pleuel 510 treiben in an sich bekannter und aus diesem Grunde nicht näher erläuterter Weise eine Abtriebsscheibe 520 an, welche ihrerseits auf einer Abtriebswelle 522 sitzt, sodass auf diese Weise mechanische Energie, welche durch die Arbeitskolben 320 gewonnen wird, zur Verfügung steht. The connecting rods 510 drive in a known per se and therefore unspecified explained manner a driven pulley 520, which in turn sits on an output shaft 522, so that in this way mechanical energy, which is obtained by the power piston 320, is available ,
[30] Die auf der Verdichterseite 40 durch die Verdichterkolben 420 in den[30] The on the compressor side 40 through the compressor piston 420 in the
Verdichterzylindern 410 verdichtete Luft, oder ein anderer der Verbrennung dienender Oxidator, wird von der Verdichterseite 40 über eine Oxidatorzuleitung 260 durch einen Wärmetauscher 600 der Brennkammer 200 zugeführt, wo sie bzw. er gemeinsam mit Kraftstoff 222, 242 in der Brennkammer verbrannt und von dort aus über die Schusskanäle 700 den Arbeitszylindern 310 aufgegeben werden. Compressor cylinders 410 compressed air, or other oxidizer used for combustion, is supplied from the compressor side 40 via an oxidizer inlet 260 through a heat exchanger 600 of the combustor 200, where it burns together with fuel 222, 242 in the combustor and from there be abandoned on the firing channels 700 the working cylinders 310.
[31] Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel umfasst die Brennkammer 200 eine[31] In the present embodiment, the combustion chamber 200 includes a
Hauptbrennkammer 210 und eine Vorbrennkammer 230, wobei der Hauptbrennkammer 210 über eine Hauptdüse 220 Kraftstoff 222 zugeführt wird. Über eine Oxidatorzuführ 224, welche mit der Oxidatorzuleitung 260 verbunden ist, wird der Hauptbrennkammer 210 auch das für die Verbrennung des Kraftstoffs 222 notwendige Oxidationsmittel, in der Regel Luft, zugeführt. Main combustion chamber 210 and a pre-combustion chamber 230, wherein the main combustion chamber 210 via a main nozzle 220 fuel 222 is supplied. Via an oxidizer feed 224 which is connected to the oxidizer feed line 260, the main combustion chamber 210 is also supplied with the oxidant, generally air, required for the combustion of the fuel 222.
[32] Bevor jedoch der aus der Hauptdüse 220 stammende Kraftstoff 222 in der[32] Before, however, the fuel 222 originating from the main nozzle 220 in the
Hauptbrennkammer 210 der Brennkammer 200 oxidiert werden kann, wird dieser in einer Aufbereitungskammer 250 möglichst weitgehend thermisch zerlegt, was durch eine Vorverbrennung mit einer Vorbrennkammer 230, welche in die Aufbereitungskammer 250 mündet, und mit einer Vordüse 240 für Kraftstoff 242 sowie mit einer zugehörigen Oxidatorzuführ 244, die ihrerseits ebenfalls mit der Oxidatorzuleitung 260 verbunden ist, realisiert ist. Auf diese Weise kann eine äußerst vollständige und vor allen Dingen schadstoffarme Verbrennung realisiert werden. Main combustion chamber 210 of the combustion chamber 200 can be oxidized as much as possible thermally decomposed in a processing chamber 250, which by pre-combustion with a pre-combustion chamber 230, which opens into the processing chamber 250, and with a pre-nozzle 240 for fuel 242 and with an associated Oxidatorzuführ 244th , which in turn is also connected to the Oxidatorzuleitung 260, is realized. In this way, a very complete and, above all, low-emission combustion can be realized.
[33] Das auf diese Weise durch die Brennkammer 200 aufbereite Arbeitsmedium wird über Schusskanäle 700 zu den Arbeitszylindern 310 und den Arbeitskolben 320 geleitet, wobei diese Schusskanäle 700 über Steuerkolben 710 verschließ- und offenbar sind. [34] Die Steuerkolben 710 umfassen, wie insbesondere anhand des in Figuren 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erkennbar, jeweils einen Steuerkolbenkörper 712, der ein erstes Teil 713 des Steuerkolbens 710 bildet und bei diesem Ausführungsbeispiel aus Titanstahl gebildet ist. Ebenso umfassen die Steuerkolben 710 jeweils Steuerkolbendeckel 714, welche ein weiteres Teil 715 des Steuerkolbens 710 bilden und bei diesem Ausführungsbeispiel aus Kupfer gebildet sind. [33] The working fluid thus treated by the combustion chamber 200 is directed via firing channels 700 to the working cylinders 310 and the working piston 320, these firing channels 700 being closed by control pistons 710 and being apparent. The control pistons 710 include, as can be seen in particular with reference to the embodiment shown in Figures 3 to 6, each having a control piston body 712 which forms a first part 713 of the control piston 710 and is formed in this embodiment of titanium steel. Likewise, the control pistons 710 each comprise control piston cover 714, which form a further part 715 of the control piston 710 and are formed in this embodiment of copper.
[35] Die Steuerkolbendeckel 714 umfassen jeweils eine Prallfläche 716, welche der[35] The control piston covers 714 each include a baffle 716, which is the
Brennkammer 200 zugewandt sind und im Wesentlichen senkrecht zu dem Schusskanal 700 bzw. senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung des Arbeitsmediums durch den Schusskanal 700 durch ausgerichtet sind. Darüber hinaus umfassen die Steuerkolbendeckel 714 jeweils eine Leitfläche 718, die im Wesentlichen parallel zu dem Schusskanal 700 bzw. parallel zu der Hauptströmungsrichtung des Arbeitsmediums durch den Schusskanal 700 hindurch ausgerichtet sind. Wie unmittelbar ersichtlich sind auch die Prallflächen und Leitflächen jeweils aus Kupfer gebildet. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Steuerkolbendeckel vernickelt und trägt somit eine Schutzschicht gegen unerwünschte Oxidationen. Combustion chamber 200 and are directed substantially perpendicular to the firing channel 700 and perpendicular to the main flow direction of the working medium through the firing channel 700 through. In addition, the control piston covers 714 each include a guide surface 718, which are aligned substantially parallel to the firing channel 700 and parallel to the main flow direction of the working medium through the firing channel 700 therethrough. As immediately apparent, the baffles and fins are each formed of copper. In the present embodiment, the control piston cover is nickel-plated and thus carries a protective layer against undesirable oxidation.
[36] Hierbei sind bei beiden Ausführungsbeispielen die Wärmeleitfähigkeit derHere, in both embodiments, the thermal conductivity of the
Steuerkolbendeckel 714 bzw. des entsprechenden Kupfers derart gewählt, dass dieses eine Wärmeleitfähigkeit von über 60W/ (m K) aufweist. Im Vergleich zu der Wärmeleitfähigkeit des Titanstahls, aus welchem der Steuerkolbenkörper 712 jeweils gebildet ist, kann dann ein Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit von deutlich mehr als 20W/ (m K) realisiert werden. Dieses ergibt dann auch dementsprechende Werte für die Prallflächen 760 bzw. für die Leitflächen 718 und führt zu einem Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit bezogen auf die Wärmeleitfähigkeit des Steuerkolbenkörpers 712 von mehr als 1,2. Control piston cover 714 and the corresponding copper selected such that this has a thermal conductivity of about 60W / (m K). Compared to the thermal conductivity of the titanium steel, from which the control piston body 712 is formed in each case, then a difference in the thermal conductivity of significantly more than 20W / (m K) can be realized. This then also results in corresponding values for the baffles 760 and for the guide surfaces 718 and leads to a difference in the thermal conductivity based on the thermal conductivity of the control piston body 712 of more than 1.2.
[37] Die Steuerkolben 710 weisen jeweils ein Laufrad 735 auf, welche in einerThe control piston 710 each have an impeller 735, which in a
Steuerscheibe 740 läuft, die ihrerseits wiederum auf der Abtriebswelle 522 sitzt, wodurch die Bewegung der Steuerkolben 710 in Bezug auf die Bewegung der Arbeitskolben 320 und der Verdichtung der Kolben 420 synchronisiert werden kann. Control disc 740 runs, which in turn sits on the output shaft 522, whereby the movement of the control piston 710 with respect to the movement of the working piston 320 and the compression of the piston 420 can be synchronized.
[38] Die Steuerscheibe 740 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in einer Steuerdruckkammer 750 angeordnet, wenn der Raum, in dem die Steuerscheibe 740 zu finden ist, in geeigneter Weise abgedichtet wird, was jedoch in anderen Ausführungsformen nicht zwingend ist. Hierbei kann der Druck in der Steuerdruckkammer 750 im Wesentlichen den Druck des verdichteten Oxidationsmittel, also im Wesentlichen den Druck in der Oxidatorzuleitung 260, entsprechen, was ungefähr auch dem Druck in der Hauptbrennkammer 210 entspricht. Auf diese Weise lassen sich etwaige Leckagen an den Steuerkolben 710 vorbei auf ein Minimum reduzieren. [38] In this embodiment, the control disk 740 is disposed in a control pressure chamber 750 when the space in which the control disk 740 is found is appropriately sealed, which is not mandatory in other embodiments. In this case, the pressure in the control pressure chamber 750 can essentially correspond to the pressure of the compressed oxidant, that is to say essentially the pressure in the oxidizer feed line 260, which roughly corresponds to the pressure in the main combustion chamber 210. In this way, any leaks past the control piston 710 can be reduced to a minimum.
[39] Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Figur 1 die zugehörigen Dichtungen, mit welcher die Steuerdruckkammer 750 abgedichtet ist, nicht dargestellt. Selbiges gilt auch für Dichtungen und Olabstreifer an den Steuerkolben 710 in Bezug auf deren Steuerkolbenführung 730, durch welche die Steuerkolben 710 in Verbindung mit dem Laufrad 735 und der Steuerscheibe 735 in ihrer Bewegung geführt sind. [39] For reasons of clarity, the associated seals with which the control pressure chamber 750 is sealed are not shown in FIG. The same also applies to seals and Olabstreifer on the control piston 710 with respect to the control piston guide 730, through which the control piston 710 are guided in conjunction with the impeller 735 and the control disk 735 in their movement.
[40] Wie unmittelbar in Figur 6 ersichtlich, kann der jeweilige Steuerkolbendeckel 714 bzw. das zugehörige Teil 715 des Steuerkolbens 710 von innen ohne weiteres spritzgekühlt werden, sodass Öl, welches in die Steuerdruckkammer 750 geleitet wird, unmittelbar einer entsprechenden Kühlung dienen kann. As can be seen directly in FIG. 6, the respective control piston cover 714 or the associated part 715 of the control piston 710 can be readily injection-cooled from the inside, so that oil which is conducted into the control pressure chamber 750 can directly serve a corresponding cooling.
[41] Insoweit vorstehend beschrieben, entsprechend die Steuerkolben 700 des[41] As described above, according to the control piston 700 of the
Ausführungsbeispiels nach Figuren 1 und 2 den Steuerkolben nach Figuren 3 bis 6. Ergänzend weisen jedoch letztere Steuerkolben 710 eine Schulterfläche 720 auf, welche in einem stumpfen Winkel zu der Leitfläche 718 angeordnet ist, sodass sich eine geänderte Wandung des Steuerkolbens 710 in Bezug auf den Schusskanal 700 ergibt, die bei geeigneter Ausgestaltung des komplementären Schusskanals 700 zu verbesserten Strömungsverhältnissen führt, gegenüber den Steuerkolben nach Figuren 1 und 2 führt. Embodiment according to Figures 1 and 2, the control piston of Figures 3 to 6. In addition, however, the latter control piston 710 has a shoulder surface 720 which is disposed at an obtuse angle to the guide surface 718, so that a changed wall of the control piston 710 with respect to the firing channel 700 results, which leads to improved flow conditions with a suitable embodiment of the complementary firing channel 700, compared to the control piston of Figures 1 and 2 leads.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
Axialkolbenmotor 420 Verdichterkolben Brennkammerbereich  Axial piston motor 420 Compressor piston Combustion chamber area
Arbeitsseite 510 Pleuel  Working side 510 connecting rod
Verdichterseite 520 Abtriebsscheibe  Compressor side 520 Output disc
522 Abtriebswelle Brennkammer  522 Output shaft combustion chamber
Hauptbrennkammer 600 Wärmetauscher Hauptdüse  Main combustion chamber 600 heat exchanger main nozzle
Kraftstoff 700 Schusskanal Oxidatorzufuhr 710 Steuerkolben Vorbrennkammer 712 Steuerkolbenkörper Vordüse 713 Teil  Fuel 700 shot channel Oxidizer supply 710 Control piston Pre-combustion chamber 712 Control piston body Pre-nozzle 713 Part
Kraftstoff 714 Steuerkolbendeckel Oxidatorzufuhr 715 Teil  Fuel 714 Control piston cover Oxidizer supply 715 part
Aufbereitungskammer 716 Prallfläche  Processing chamber 716 baffle
Oxidatorzuleitung 718 Leitfläche  Oxidizer lead 718 guide surface
720 Schulterfläche Arbeitszylinder 730 Steuerkolbenführung Arbeitskolben 735 Laufrad  720 Shoulder surface Working cylinder 730 Control piston guide Working piston 735 Impeller
740 Steuerscheibe Verdichterzylinder 750 Steuerdruckkammer  740 Control disc Compressor cylinder 750 Control pressure chamber

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Axialkolbenmotor (10) mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer (200) und zumindest zwei Arbeitszylinder (310), die jeweils über einen Schusskanal (700) mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben (320) hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal (700) jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben (710) verschließ- und offenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (710) jeweils einen Steuerkolbenkörper (712) und einen schusskanalseitig von dem Steuerkolbenkörper (712) getragenen, aus einem Material mit um ein Δλ höheren Wärmeleitfähigkeit λϋ als der Steuerkolbenkörper (712) ausgebildeten Steuerkolbendeckel (714) aufweist und/oder dass der Steuerkolben (710) eine Prallfläche (716) und/oder eine Leitfläche (718) aus einem Material mit einer um ein Δλ höheren Wärmeleitfähigkeit λϋ als ein dem Schusskanal (700) abgewandtes Teil (713) des Steuerkolbens (710) aufweist. 1. Axial piston engine (10) with internal continuous combustion, comprising a continuously operating combustion chamber (200) and at least two working cylinders (310) which are each connected via a firing channel (700) to the combustion chamber and in each of which a working piston (320) out and is movably arranged, each firing channel (700) in each case by a reciprocable control piston (710) occlusive and obvious, characterized in that the control piston (710) each have a control piston body (712) and a shot channel side of the control piston body (712), formed of a material having a Δλ higher thermal conductivity λϋ than the control piston body (712) formed Steuerkolbendeckel (714) and / or that the control piston (710) has a baffle (716) and / or a guide surface (718) a material with a higher thermal conductivity λϋ by a Δλ than a part (713) of the control facing away from the firing channel (700) piston (710).
2. Axialkolbenmotor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Δλ mehr als 20 W/(m K) bzw. dass Δλ/(λϋ-Δλ) mehr als 1 beträgt. 2. Axialkolbenmotor (10) according to claim 1, characterized in that the Δλ more than 20 W / (m K) or that .DELTA.λ / (λϋ-Δλ) is more than 1.
3. Axialkolbenmotor (10) mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer (200) und zumindest zwei Arbeitszylinder (310), die jeweils über einen Schusskanal (700) mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben (320) hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal (700) jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben (710) verschließ- und offenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (710) jeweils einen Steuerkolbenkörper (712) und einen schusskanalseitig von dem Steuerkolbenkörper (712) getragenen, aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit über 60 W/(m K) ausgebildeten Steuerkolbendeckel (714) und/oder dass der Steuerkolben (710) eine Prallfläche (716) und/oder eine Leitfläche (718) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit über 60 W/(m K) aufweist. 3. Axial piston engine (10) with internal continuous combustion, comprising a continuously operating combustion chamber (200) and at least two working cylinders (310) which are each connected via a firing channel (700) to the combustion chamber and in each of which a working piston (320) out and is movably arranged, each firing channel (700) in each case by a reciprocable control piston (710) occlusive and obvious, characterized in that the control piston (710) each have a control piston body (712) and a shot channel side of the control piston body (712) formed from a material having a thermal conductivity above 60 W / (m K) formed Steuerkolbendeckel (714) and / or that the control piston (710) has a baffle (716) and / or a guide surface (718) made of a material with has a thermal conductivity above 60 W / (m K).
4. Axialkolbenmotor (10) mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer (200) und zumindest zwei Arbeitszylinder (310), die jeweils über einen Schusskanal (700) mit der Brennkammer verbunden sind und in denen jeweils ein Arbeitskolben (320) hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei jeder Schusskanal (700) jeweils durch einen hin und her bewegbaren Steuerkolben (710) verschließ- und offenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (710) jeweils einen Steuerkolbenkörper (712) und einen schusskanalseitig von dem Steuerkolbenkörper (712) getragenen, aus Kupfer oder Aluminium ausgebildeten Steuerkolbendeckel (714) und/oder dass der Steuerkolben (710) eine Prallfläche (716) und/oder eine Leitfläche (718) aus Kupfer oder Aluminium aufweist. 4. Axial piston engine (10) with internal continuous combustion, comprising a continuously operating combustion chamber (200) and at least two working cylinders (310), each of which is connected to the combustion chamber via a firing channel (700) and in each of which a working piston (320) is arranged to be movable back and forth, each firing channel (700) in each case being displaced by a reciprocating control piston (710) is closed and obviously, characterized in that the control piston (710) in each case a control piston body (712) and a shot channel side of the control piston body (712) worn, made of copper or aluminum control piston cover (714) and / or that the control piston (710) a baffle (716) and / or a baffle (718) made of copper or aluminum.
5. Axialkolbenmotor (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupfer oder das Aluminium mit einer Schutzschicht versehen, vorzugsweise verchromt oder vernickelt, ist. 5. axial piston motor (10) according to claim 4, characterized in that the copper or aluminum provided with a protective layer, preferably chromium-plated or nickel-plated, is.
6. Axialkolbenmotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolbendeckel (714) bzw. dass die Prallfläche (716) und/oder die Leitfläche (718) tragende Teil (715) des Steuerkolbens (710) spritzgekühlt, vorzugsweise durch Öl spritzgekühlt, ist. 6. axial piston motor (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control piston cover (714) or that the baffle (716) and / or the guide surface (718) carrying part (715) of the control piston (710) is injection-cooled, preferably spray-cooled by oil.
7. Axialkolbenmotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (710) in einer sich in den Schusskanal (700) öffnenden Steuerkolbenführung (730) angeordnet ist und dass der Steuerkolbenkörper (712) in allen Betriebspositionen brennkammerseitig die Steuerkolbenführung (730) nicht in den Schusskanal (700) hinein verlässt und/oder dass der Steuerkolbendeckel (714) in allen Betriebspositionen die Steuerkolbenführung (730) brennkammerseitig zum Schusskanal (700) abschließt. 7. Axial piston engine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control piston (710) in a in the firing channel (700) opening control piston guide (730) is arranged and that the control piston body (712) in all operating positions on the combustion chamber side, the control piston guide (730) does not exit into the firing channel (700) and / or that the control piston cover (714) in all operating positions closes off the control piston guide (730) on the firing chamber side to the firing channel (700).
8. Axialkolbenmotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolbenkörper (712) aus Stahl oder Titan, insbesondere aus Titanstahl, oder aus Aluminium ausgebildet ist. 8. Axial piston engine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control piston body (712) made of steel or titanium, in particular titanium steel, or aluminum is formed.
9. Axialkolbenmotor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Brennkammer (200) abgewandten Seite der Leitfläche (718) eine dem Schusskanal (700) zugewandte und bezüglich der Leitfläche (718) abgewinkelt angeordnete Schulterfläche (720) vorgesehen ist. Axialkolbenmotor (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (718) und die Schulterfläche (720) in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet sind. 9. Axial piston engine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that on the combustion chamber (200) facing away from the guide surface (718) facing the firing channel (700) and with respect to the guide surface (718) angled arranged shoulder surface (720) is provided. Axial piston engine (10) according to claim 9, characterized in that the guide surface (718) and the shoulder surface (720) are arranged at an obtuse angle to each other.
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