Abdichtungseinrichtung an Kreiskolbenmasehinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ab dichtungseinrichtung an mit umlaufendem Widerlager versehenen Kreiskolbenmaachi-. nen. Seitherige Kreiskolbenmaechinen konn ten nur mit ungefähr 5 atü Höohstbetriebs- druck arbeiten, weil sie höhere Drücke nicht genügend abdichten konnten.
Bei solchen Kreiskolbenmaschinen sollte die Abdichtung entweder ganz oder streckenweise :durch ge naues Einpassen der Teile erreicht werden, oder es waren auch an einzelnen Stellen be sondere Dichtteile, zum Beispiel Streifen, Ringe und dergleichen angeordnet oder so genannte Packungen vorhanden.
Die Abdichtung durch Feinpassung der Teile ist infolge grosser Reibung und ra schem Verschleiss unvorteilhaft und für durch das Betriebsmittel stark erhitzte Ma schinenteile unzulässig. Die Abdichtung durch besondere Dichtteile hat auch dann, wenn die Dichtteile an sich brauchbar gewe sen wären, bei den seitherigen Kreiskolben maschinen folgende Nachteile gehabt:
Eines teils waren die seither verwendeten Dicht- teile an sich nicht geeignet, sich so zusam menzusetzen bezw. aneinanderreihen zu las sen, dass eine trotz ihrer Mehrteiligkeit gas dichte Abdichtungslinie oder Dichtgrenze hätte entstehen können. Anderenteils war auch die technisch herstellbare Anbringung bezw. einfache Linienführung einer solchen Dichtgrenze infolge des Aufbaues dieser Ma schine gar nicht durchführbar.
Denn die Abdichtung einer Kreiskolben- ma:schine ist naturgemäss nur dann vollkom men, wenn es möglich ist, dort, wo bewegte Teile gegen ruhende abzudichten sind, das heisst wo aus Gründen der Wärmedehnung des Materials entsprechende Spalten vorgese hen werden müssen, druckdichte Räume durch eine lückenlose Abdichtung zu gewähr leisten, bezw. eine in allen Teilen in sich geschlossene Abdichtungslinienführung oder Dichtgrenze herzustellen, die gleichzeitig wärmedehnungszulässig, hochdrucksicher und reibungsgering ist.
Vergleichsweise so, wie ein Hubkolbenring eine bis auf seine Stoss stelle in sieh geschlossene Dichtgrenze zwi- sehen dem Hubzylinderraum und dem Kol ben bildet.
Die vorliegende Erfindung zeigt als Aus führungsbeispiele mehrere Abdichtungsein richtungen an. Kreiskolbenmaschinen mit einer lückenlosen und in sich geschlossenen Abdichtungslinienführung bezw. Dichtgrenze. Die Kreiskolbenmaschine kann sowohl als Hochdruckgebläse wie als Wärmekraftma- sohine gebaut werden, da ihre Abdichtung wärmedehnungszulässig ist. Auch bei niede ren Drehzahlen werden Pump- oder Zünd drücke bis 30 atü bei einer Dichtfläohenbreite von 5 mm mit keinem grösseren Verlust als bei Hubkolben- Kolbenringabdichtung dicht gehalten.
Die Zeichnung veransehaulicht den Erfin dungsgedanken an acht Figuren betreffend die genannten Ausführungsbeispiele.
Fig. 1 zeigt den Zylinderraum 1 im Zy- linderraumgussstüok 2, 3, 4, mit .den darin ruhenden Dichtteilen und die daraus gebil dete lückenlose und in sich geschlossene Dichtgrenze bei abgehobener Zylinderraum deckscheibe 5 mit Kolbenkörper 7.
Fig. 2 zeigt eine Doppelmaschine als Ben- zinmoto@r bei weggelassenen Zylinderraum- deckscheiben und grösstenteils weggeschnitte nem zweiten Zylindercq issstück 3.1, um die Abdichtung der Gassteuerung, die durch zwei Dichtkörper 25 und 45 bewerkstelligt wird, sichtbar zu machen.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Doppelmaschine unter Weglassung der Zahn räder und einer Zylinderraumdeekecheibe. Sie lässt die Anformung :des Stirnflächen dichtrandes 25'.des Dichtkörpers an die Vor derseite des Verdichterkolbens 7" erkennen.
Fig. 4 zeigt im Schnitt A-B der Fig. 3 unter Weglassung einer Zylinderraumboden- soheibe nebst Achse und Zahnrad die Bil dung einer Verbrennungskammer aus zwei Dichtkörpern 25 und 45, sowie den Kolben 7, der gerade den Dichtrand 25' des Dicht körpers 25 übensohleift.
Fig. "5 zeigt die aus den Nuten des Zylinderraumgussstückes herausgenommene Dichtgrenze in ihren Einzelteilen, den gebo- genen, winkeligen und geraden Streifen 11, 11' und 11", den Walzen 12, .den Schrauben federn 35 und den Blattfedern 36.
Fig. 6 und 7 zeigen starre Dichtränder 70, 71, 72 und 73 und die Verbindung der starren Dichtränder durch federnde Dicht teile 11' und 12; ferner die Versohiebbar- keit und Drehbarken des Zy linderraumguss- stüokes und die Verschiebbarkeit der Zylin- ,derraumbodenscheibe 8 gegen die Zylinder raumdeckseheibe 5.
Fig. 8a und 8u zeigen in zwei verschie denen Ansichten und Fig. 8c und 8d im Schnitt nach A-B bezw. nach C-D in Fig. 8a einen der für die Bildung der Ver brennungskammer vorgesehenen Dichtkörper, sowie die Zuführung des Kühlwassers und die Verwendung der Kühlwasserleitungen als Federung.
An Stelle des bekännten Zylinders der Hubkalbenmaschine hat die Kreiskolbenma- sohine einen ringförmigen Raum 1 von vier eckigem Querschnitt. Drei Seiten dieses Zy linderraumes 1 werden durch ein mit Kühl mänteln versehenes Gussstüok gebildet, näm lich durch die eine ebene Stirnseite (die Zy- linderraumgrundplatte 2), durch die Ring wand mit dem grössten Durchmesser (die äu ssere Zylinderraumwand 3)
und durch die Ringwand mit .dem kleineren Durchmesser (die innere Zylinderraumwand 4). Die an dere ebene Stirnseite 5' wird durch eine krei sende Scheibe 5 gebildet, die den ringförmi gen Zylinderraum einschliesslich seiner in- nern und seiner äussern Zylinderraumwa:id- breite überdeckt. Diese Ausbildung der Scheibe 5, dass sie sowohl die innere wie die äussere Zylinderraumwand übergreift, hat folgende Vorteile: 1. Sie ermöglicht eine einfache Linien führung der Abdichtung.
2. Die Scheibe 5 liegt mit ihren Dicht flächen den Zylinderraumwänden derart ge genüber, dass jeder beliebige Abstand zwi schen Scheibe und Zylinderraumgussstück auch während des Betriebes einstellbar ist.
Bei den bekannten Kreiskolbenmasohinen übergreift die den Kolben tragende Scheibe nur die innere Zylinderraumwand während ihre zylindrische Aussenmantelfläche inner halb der zylindrischen Innenseite der Zylin- derra.umaussenwand liegt, zum Beispiel beim Enke- oder Jägergebläse, wobei naturgemäss das vorhandene Spiel zwischen den sich ring förmig um@sehliessenden zylindrischen Flä chen nach der Bearbeitung unveränderlich gegeben ist. Ausserdem wäre bei dieser Sehei benform die Linienführung der Abdichtung sehr verwinkelt und dementsprechend schwie riger durchzuführen.
Die Achse 6 dieser kreisenden Zylinder raumdeckscheibe 5 hat dieselbe Mittelaehsen- linie wie der ringförmige Zylinderraum, dementsprechend kreist die Zylinderraum deckscheibe konzentrisch über dem Zylinder raum 1. An dieser Zvlinderraumdeckscheibe 5 ist ein Kolbenträger 7 (Kolbenschaufel mit Stirnseiten 7', 7") von rechteckigem Quer schnitt befestigt und entsprechend gebogen; um im ringförmigen Zylinderraum umlaufen zu können.
Der Zylinderkopf oder Zylinder boden des Ilubmaschinenzylinders ist beim Kreiskolbenmaschinen - Zylinderraum durch eine kreisende Scheibe 8 gebildet, deren Achse 9 parallel zur Achse 6 der Zylinder raumdeckseheibe steht. Die zylindrische 3Vlan- telfläche 8' dieser Zylinderraumbodenscheihe R reicht bis an die innere Zylinderraumwand. Die Zylinderraumbodenscheibe schliesst also den Zylinderraum ab.
Die eine ebene Stirn seite 8" der Zylinderraumbodenscheibe und die den Zylinderraum zudeckende ebene Stirnseite 5' der Zylinderraumdeckscheibe liegen sich ein Stück weit überoreifend ne beneinander. Die Zylinderraumbodenscheibe hat einen grossen Ausschnitt 10, um die durchkreisen-de Kolbenschaufel 7 an sich vor bei lassen zu können. Dieser Ausschnitt ent spricht gewissermassen einer grossen Zahn lücke, während die Kolbenschaufel den Zahn darstellt.
Damit die Kolbenschaufel und der Ausschnitt immer wieder in richtigen Ein griff kommen, sind die Achsen der Zylinder raum-deckscheibe und der Zylinderraumbo- densebeibe durch Zahnräder gegenläufig ge kuppelt.
Die Vorderseite 7" und die Rückseite 7' der Kolbenschaufel, sowie der Ausschnitt 1,0 der Zylinderraumbodenscheibe sind so ge formt, dass einerseits die Kolbenschaufel mög lichst nahe an die Zylinderraumbodenscheibe herankommen kann, bevor der Ausschnitt der Zylinderraumbodenscheibe den Zylinderraum undicht macht, um die Kolbenschaufel durch laufen zu lassen, und dass anderseits hinter der Kolbenschaufel, wenn sie die Zylinder raumbodenscheibe durchlaufen hat, der Zy linderraum wieder möglichst bald von der Zylinderraumbodenscheibe dicht gemacht werden kann.
Dennoch ist es naturgemäss nicht möglich, die ganze Vorderseite bezw. Rückseite der Kolbenschaufel so nahe an die noch nicht ausgeschnittene Mantelfläche der Zylinderraumbodenscheibe heranlaufen bezw. weglaufen zu lassen, dass kein Raum zwi schen Kolbenschaufel und Zylinderraumbo- denscheibe übrig bliebe.
Dieser Raum ist also der "schädliche Raum" der Kreiskol- benmaschinen. Durch entsprechende Massver hältnisse der verschiedenen Maschinenteile gelingt es, diesen schädlichen Raum zumal in Anbetracht des langen Kreiskolbenhubweges klein zu halten.
Die vorstehend beschriebene und zeichne risch dargestellte Art einer Kreiskolbenma- schine ist nur ein Ausführungsbeispiel inso fern, als die konstruktive Änderung der Ma schine nicht unbedingt eine Änderung auch der Abdichtungseinrichtungen erforderlich macht. Solange die Konstruktion die An bringung einer in sich geschlossenen, im Zy- linderraummateria.l ruhend eingebauten lük- kenlosen Abdichtungslinienführung ermög licht, wird das Wesen der Erfindung nicht beeinträchtigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Ab dichtung der Maschine folgendermassen be werkstelligt. Das Zylinderraumgussstück trägt eine in sich geschlossene Dichtgrenze. Diese Dichtgrenze oder gasdichte Abdich tungslinie zieht sich -erstens die Zylinder raumränder entlang, also zwischen innerer Zylinderraumwand und Zylinderraumdeck- scheibe und zwischen äussere Zylinderraum wand und Zylinderraumdeckscheibe, zweitens um das Zylinderraumende herum, also zwi schen Zylinderraumgussstück und Mantel fläche der Zylinderraumbodenscheibe (16- 18-19-20),
.drittens noch innen in den Zy linderraum hinein, um zwischen Zylinder raumwänden und Kolbenschaufel abzudichten (17-21-22-15).
Diese Abdichtungslinienführung besteht nach Fig. 5 aus herausgefederten, gebogenen (11), winkeligen (11'), geraden (11") strei- fenförmigen Dichtteilen, deren Zusammen stossfugen durch walzenförmige Dichtteile 12 verschlossen werden. Da diese Dichtteile im ruhenden Zylinderraumgussstück, unterge bracht sind, ist es bei Beachtung gewisser von den Abdichtungsgesetzen bestimmter, an sich einfacher Herstellungsbedingungen mög lich, sie so zu gestalten, dass sie ohne jede ab blasende Stelle abdichten.
Auch ihre schwach anpressende Federung kann ausserhalb des Wirkungsbereiches des Gases angebracht werden. Weitere Vorteile einer solchen, im ruhenden Zylindermaterial eingebauten Dichtgrenze sind: Die herausgefederten Dichtteile sind ähn lich wie ein Iluekolbenring in der Lage, auch bei sich veränderndem Spaltabstand abdich ten zu können. Wird also zum Beispiel die Zylinderraumdeckscheibe, .die doch zugleich eine Stirnseite des Zylinderraumes darstellt, durch den Gasdruck etwas weiter von den Zylinderraumrändern- entfernt, so bleibt. die Abdichtung .dennoch erhalten.
Auch sonstige durch die Kraftabgabe vielleicht hervorgeru fene, kleinere achsiale Verschiebungen oder geringe Verkantungen (Schrägstellungen) der Dichtfläche der Zylinderraumdeckscheibe können von den herausgefederten Dichtteilen ohne Verlust der Abdichtfähigkeit und ohne grossen Reibungswiderstand mitgemacht wer den.
Falls die Dichtfläche der- Zylinderraum deckscheibe zum Beispiel .durch Wärmespan nungen in sich selbst uneben würde, so kann die Dichtgrenze, weil sie aus einzelnen Glie dern besteht, sich diesen geringen Verbiegun- gen der kreisenden Dichtfläche anschmiegen. Auch für -die Abdichtung zwischen der Zy- linderraumbodenscheiben - Mantelfläche und dem Zylinderraumende gelten sinngemäss diese Abdichtungsfähigkeiten der Dicht ,grenze.
Die durchschnittlich 5 mm breiten Dicht flächen der Dichtteile ergeben nur eine kleine dauernde Gesamtgleitfläche, so dass die Ölrei- bung und damit der Reibungsverlust über haupt sehr gering bleibt.
Da die Kolbenschaufel so lang ist wie der nutzbare Zylinderraumweg, so war es mög lich, mit der Zylinderraumdichtgrenze auch zugleich die Kolbenschaufelabdichtung vor zunehmen. Die Kolbenschaufel wird also ähnlich wie ein Plungerkolben .durch im Zy lindermaterial ruhende Dichtmittel abge dichtet. Zumal bei den hohen Drehzahlen der Maschine ist es ein wesentlicher Vorteil, wenn die kreisende Kolbenschaufel selbst keine herausgefederten Dichtteile trägt, deren zentrifugale Entlastung usw. nur sehr schwierig durchzuführen wäre.
Die ruhenden Dichtteile können aus be liebig weichem Material hergestellt werden, so dass bei entsprechend hartem Material der kreisenden Maschinenteile der Verschleiss sieh für lange Zeit nur an den billigen kleinen Dichtteilen auswirken wird.
Weil die Oberfläche des Zylinderraum- "U von keinen gleitenden oder abdieh- tenden Teilen beansprucht wird, genügt ein sauberes Ausdrehen des Zylinderraumes als Bearbeitung, und das Zylinderraumgussstück selbst kann auch aus Leichtmetall hergestellt werden. Die Kühlung der im Zylinderraum gussstück untergebrachten Dichtgrenze ist wirkungsvoll und einfach durchführbar.
Bei manchen Ausführungsarten, zum Bei spiel bei sehr kleinen Maschinen können die tierausgefederten Dichtteile in der Linien führung an den Stellen 17-18, 15-16 und 18-19-20-16 durch direkt aus dem Material des Zylinders herausgearbeitete starre Dicht ränder ersetzt werden. Die Verbindung zwi schen den Enden dieser starren Dichtränder erfolgt durch herausgefederte Dichtteile, wie sie bereits beschrieben wurden, und zwar ab gewinkelt quer durch den Zylinderraum an der Stelle 17-21-22-15.
Damit die Abdich tung trotzdem reibungsgering und wärme dehnungszulässig bleibt, darf dann das Zy- linderraumgussstüek nicht mehr starr gela gert werden, sondern muss achsial (Pfeil 13) an die Zylinderraumdeckscheibe 5 und tan- gential (Pfeil 14) an die Mantelfläche der Zylinderraumbodenscheibe angepresst werden können. Dabei kann das abdichtende An liegenbleiben des Zylindergussstückes zwecks Erreichung eines möglichst geringen Rei bungsverlustes auf verschiedene Arten be werkstelligt werden.
Ein Ausführungsbei spiel zeigt,die Fig. 6 und 7. Die dem Drueli:- mittel ausgesetzten Kölbchen 61 und 67 über tragen mittelst der durch leichte Federn 63 und 69 beeinflussten Hebel 65 und 68 den auf die innern Stirnseiten der Kölbchen wirken den Druck über die Zahnsegmente 81, 85 und 83, 84, 87 auf das Zylinderraumgussstücle, wobei die Hebelübersetzung so gewählt wird.
dass ein Druckausgleich zwischen den kleinen der genannten Kölbchenflächen und den gro ssen. auseinanderpressenden, den Zylinder raum begrenzenden Flächen entsteht. An pressend wirkt dann also nur noch .die ge ringe Anpressung durch die Federn, die wäh rend den drucklosen Takten gleichzeitig die Bildung eines zu dicken Ölfilms verhindern soll.
Die Dichtgrenze .dichtet die Kreiskolben- ma.schine bis auf die Stelle ab, an der die Zylinderraumdeckscheibe 5 und die Zylinder raumbodenscheibe 8 mit ihren Stirnseiten 5' und 8" aneinanderliegen. Damit nun die bei den sich übergreifenden Scheiben seitendicht aneinander gleiten, ist die Zylinderraum bodenscheibe achsial (Pfeil 24 in Fig. 6) ver- gcbiebbar angeordnet.
Zur Verminderung der Ölreibung ist .die Stirnseite der Zylinder raumbodenscheibe bis auf einen schmalen, äussern Dichtrand 8" etwas ausgespart bezw. vertieft worden. Der im Zylinderraum herr schende Gasdruck kann, um die Zylinder- ra.umbodenscheibe achsial zu verschieben, nur eine geringe Kraft ausüben,
da ihm als Angriffsfläche in dieser Richtung nur der Fugenaussenrand des Ölfilms zwischen der ebenen Dichtfläche der Zylinderraumdeck- scheibe und dem ebenen Dichtrand der Zy- linderraumbodenscheibe zur Verfügung steht.
Dabei ist zu beachten, dass nicht die ganze Stirnfläche bezw. der ganze Stirnflächen dichtrand der Zylinderraumbodenscheibe vom Gasdruck in achsialer Richtung beansprucht wird, . sondern lediglich ein zylinderraum- breites Stück ihres ebenen Dichtrandes 8".
Das abdichtende Anliegenbleiben des Dicht randes 8" der Zylinderraumbodenscheibe an der Zylinderraumdeekscheibe bezw. an deren Dichtfläche 5' kann wie beim Zylinderraum- 01 mit einem Druckkölbchen 62 über den Hebel 66 und die Zahnsegmente 82, 86 über ein Druckkugellager 88 erreicht werden. Die radiale Gasdruckbelastung, die auf die als Zylinderraumbodenfläche dienende Man- teinäche der Zylinderraumbodenscheibe wirkt,
wird von den Kugellagern ihrer Achse aufgenommen.
Als Doppelmaschine kann die Kreiskol- benmasohine zum Beispiel ein Benzinmotor sein (Fig. 2 und 3). Auf einer gemeinsamen Achse 6 sitzen zwei Zylin.derraumdeckschei- ben. Zwischen ihnen befinden sich zwei Zy linderräume 1 und 31, deren Gussstück mit den Zylinderraumgrundplatten 2 und 32 an einander liegen. Jeder Zylinderraum hat eine Zylinderraumbodenscheibe 8 und 38 mit ei gener Achse 9 und 39.
Diese Zylinderraum bodenscheiben 8 und 38 sind so. angeordnet und mit der @ylinderraumdeckscheibenachse 6 durch Zahnräder gekuppelt, dass, wenn in dem einen Zylinderraum die Kolbenschaufel im Begriff ist, in den Ausschnitt ihrer Zy- linderraumbodenscheibe einzutreten, -dann in dem andern Zylinderraum die Kolbenschau fel eben den Ausschnitt ihrer Zylinderraum- bodenscheibe verlässt. Zugleich sind die bei.
den Zylinderräume und entsprechend auch die Kolbenschaufeln auf ihrer gemeinsamen Achse in ihrer gegenseitigen Stellung derart verdreht, dass der von der Kolbenschaufelvor- derseite und der Zylinderraumbodenscheibe gebildete schädliche Raum des einen Zylin- derramnes neben -den von der Kolbenschaufel- rückseite und der Zylinderraumbodenscheibe gebildeten schädlichen Raum,
des andern Zy- linderraumes zu liegen kommt. Diese beiden schädlichen Räume können also auf dem kürzesten Wege durch die Zylinderraum- grundplatte hindurch miteinander verbunden werden. Diese Verbindung wird durch eine Verbrennungskammer hergestellt. Diese Ver brennungskammer wird von zwei Dichtkör pern 25 und 45 gebildet, die zum Schluss der Beschreibung näher erläutert sind. Der Dichtrand jedes Dichtkörpers liegt au einer Kolbenschaufel abdichtend an bezw. wird von .derselben überschliffen.
Infolge dieses Aufbaues, und dieser An ordnung ,der beiden Maschinen zueinander ist folgende Arbeitsweise möglich. Die eine Ma schine saugt an und verdichtet, die andere verbrennt und schiebt aus. Die eine zum Beispiel die untere sei Pumpmaschine, die andere Zündmaschine genannt. Angenommen, die Kolbenschaufel der Pumpmaschine hat den Ausschnitt ihrer Zylinderraumboden- scheibe durchlaufen, und die Zylinderraum bodenscheibe macht hinter ihr den Zylinder raum wieder dicht.
Demnach beginnt jetzt die Rückseite der Pumpkolbenschaufel zu saugen. Wenn diese Pumpkolbenschaufel weit genug gekreist ist, wird ihre Vorderseite zu nächst zur Mündung der Verbrennungskam mer kommen und deren Dichtrand überschlei- fen. Kaum ist dies gesehehen, so ist die Kol- benschaufelvorderseite so nahe an der Zylin- derfaumboden;gcheibe angelangt, dass diese mit ihrem Ausschnitt den Zylinderraum zu öffnen beginnt.
Dann durchläuft die Pump kolbenschaufel den Ausschnitt der Zylinder raumbodenscheibe, ohne Arbeit zu leisten. Das Spiel beginnt nun von neuem, aber die Vorderseite der Pumpkolbenschaufel ist jetzt auf die vorhin angesaugte Gasmenge getrof fen und beginnt, dieselbe in die Verbren nungskammer hinein zu verdichten.
Die im Zündzylinderraum befindliche Mündung der Verbrennungskammer wird während dieses Verdichtungsvorganges von der Zündkolben- sehaufel überschliffen bezw. zugedeckt ge- halten. Ist :die Verdichtung beendigt, dann überachleift die Pumpkolbenschaufel, wie oben .geschildert, die im Pumpzylinderraum befindliche Verbrennungskammermündung. Das Gemisch wird in der Verbrennungskam mer entzündet.
Die Zün.dkolbenschaufel hat inzwischen .den Ausschnitt ihrer Zylinder- raumbodens:cheibe durchlaufen, und der Zündzylinderraum wird hinter ihr durch die Zylinderraumbodenscheibe abgedichtet.
Jetzt beginnt die Rückseite der Zündkolbenschau- fel die Verbrennungskammermündung freizu. geben, die entzündeten Gase strömen heraus und treiben die Zündkolbenschaufel weiter, um sich im Zündzylinderraum ausdehnen zu können.
Bei jeder Umdrehung saugt also die Pumpkolbenschaufelrückseite eine FrisGhgas- menge ein, und die Pumpkolbenschaufelvor- derseite verdichtet eine Gasmenge in die Verbrennungskammer hinein, während die Zündkolbenschaufelrückseite bei jeder Um drehung von einer Explosion getrieben wird,
und die Zündkolbenschaufelvorderseite eine verbrannte Gasmenge ausschiebt. Der be schriebenen Vorgang bedingt infolge der Kol- benschaufellänge und aus andern Gründen, dass ein Arbeitshub rieht die ganze Zylinder raumweglänge (siehe nachfolgende Defini tion) von einem bis zum andern Zylinder raumende haben darf.
Vielmehr beträgt die Länge eines Arbeitstaktes ungefähr zwei Drittel des: gesamten Zylinderraumweges. Allgemein ist hierbei in Betracht zuziehen, dass sich bei der seitherigen, raschlaufenden Hubkolbenmaschine Zylinderdurchmesser und Hubgrösse durchschnittlich wie 1:1 bis 1 : 1,5 verhalten.
Bei der vorliegenden Kreis kolbenmaschine hingegen verhalten sieh Zy- lin:derraumdurchmesser und nutzbarer Zylin- derraumweg wie 1 : 3 bis 1 :
4, wobei unter Zylinderraumdurchmesser die radiale, Tiefe des viereckigen Zylinderraumquerechnittes, also der Abstand zwischen den beiden Ring wänden, unter nutzbarem Zylinderraumweg die Länge des Kreisbogens zu verstehen ist, die sieb. zwischen dem Öffnen der Verbren nungskammer durch die Kolbenrückseite und dem Herauslaufen der Kolbenrückseite aus der Abdichtungslinie 15-22-21-17 ergibt.
Besondere Steuerteile sind nicht vorhan den. Ansaugen und Auspuffen geschieht durch entsprechende Öffnungen in den be treffenden Zylinderraumwä.nden. Durch diese von den Kolbenschaufeln bewirkte Steuerung des Übersehubee sind jegliche "Kurzzeiten" vermieden, wie sie beispielsweise der gewöhn liche Hubkolbenzweitaktmotor beim Einlas sen, Spülen und Ausschieben als für hohe Drehzahlen nachteilig aufweist. Obwohl die Maschine gewissermassen im Zweitakt arbei tet, sind ungeschmälerte Viertaktzeiten vor handen. Während einer vollen nutzbaren Weglänge wird angesaugt.
Während einer vollen nutzbaren Weglänge wird in die Ver brennungskammer hineinverdichtet, genau wie in den Zylinderkopf eines Hubkolben viertaktmotors. Während der vollen nutzba ren Weglänge drückt das sieh entspannende Gas hinter der Zündkolbenschaufel her. Beim Ausschieben findet sogar zuerst längere Zeit Freiauspuff statt, bevor die. Kolbenschaufel die drucklosen Gasreste zwangsläufig aus treibt. Auch die Verbrennungskammer hat nach Beendigung des Ausdehnungstaktes bis zu Beginn des neuen Verdichtungstaktes ge nügend Zeit zur Reinigung.
Gegen allgemeine Bedenken wegen der Verwendung einer sogenannten Verbren nungskammer ist folgendes auszuführen. Ohne die Dazwisehens.chaltung einer Verbren nungskammer, also bei sofortigem Über schub von einem Zylinderraum in den an dern, ist es ganz unmöglich, ohne Kurztakte, die nicht einem vollen Hub entsprechen, wie sie der Hubkolbenzweitakter beim Ein- und Auslass der Gase aufweist, auszukommen.
Die vollen Viertaktzeiten für alle Gasbewe gungen sind aber wohl unbedingte Notwen digkeit bei einer Maschine, deren Durch- sehnittsdrehzahlen weit über den Hiiehstdreh- zahlen seitheriger Hubkolbenmasehinen lie gen.
Auch rein verbrennungstechnische Gründe sprechen gegen eine Kreiskolbenmasehine ohne besondere Verbrennungskammer. Beim umkehrenden Hubkolben ist die Möglichkeit beliebig früher Vorzündung gegeben, ohne dass ein Absinken der Endverdichtung da .durch eintritt.
Bei der Kreiskolbenmaschine ohne Ver brennungskammer wäre dies aber nicht der Fall, weil frühestens gezündet werden könnte, nachdem die Zylinderraumboden- scheibe hinter der Kolbenschaufel den Zylin derraum zugemacht bezw. abgedichtet hat. Also bedeutet jede Zündzeit bezw. Entflam- mungsdauer ein Absinken der Endverdich- tung infolge des Weiterkreisens der Kolben schaufel.
Infolge der Verwendung einer Ver brennungskammer hat die Kreiskolbenma- schine die Möglichkeit beliebiger Vorzün- dung und kein Absinken der Endverdich- tung. Denn durch entsprechende Länge der Kolbenschaufeln kann die Anordnung getrof fen werden,.dass in der Verbrennungskammer gezündet wird,
sobald die Pumpkolbenschau- fel die Verbrennungskammermündung im Pumpzylinderraum überschliffen bezw. zuge deckt hat, während die Zündkolbenschaufel erst einige Zeit apäter -die Verbrennungskam- mermündung im Zündzylinderraum freizu geben beginnt.
Die bei der Kreiskolbenmasehine angeord nete Verbrennungskammer ist ferner durch .die mechanischen und strömungstechnischen Vorteile der mittelst Kolbenschaufeln be wirkten Übersehubsteuerung bedingt, da kein Steuerungsverfahren und kein Steuer teil für die Steuerung entzündeter Gase ge eigneter ist.
Die Kolbenschaufel hat eine grosse Ge schwindigkeit und ist ein gut kühlbarer Kör per. Sie befindet ich bereits in den Zylin derräumen, sie braucht weder ein besonderes Gehäuse, noch muss sie Steueröffnungen in sieh selbst haben, und die von ihr gesteuerte Öffnung bleibt voll geöffnet, während des beinahe ganzen Verdichtungs- oder Verbren nungstaktes.
Dadurch, dass bei der Kreiskolbenma- s.chine die Verbrennungskammer aus zwei Dichtkörpern gebildet wird, erreicht man fol gendes: Die Verbrennungskammer ist ein verbren nungstechnisch günstig geformter Raum mit gerundeten Formen und kreisrundem Mittel- querschnitt.
Die Verbrennungskammer hat nur Durch- flussquerGchnitte von praktisch gleichbleiben. dem Inhalt, also auch grosse Mündungen.
Im Zündzylinderraum konnte die ver- brennungskammermündung 29 bezw. ihr Dichtrand 25' an die Kolbenschaufelrü:ek- wand angeformt werden, um ein rasches Öff nen zu ermöglichen.
Im Pumpzylinderrauni wurde dagegen die Verbrennungskammer- mündung 49 bezw. ihr Dichtrand 45' an<B>die</B> Kolbenschaufelvorderwand angeformt, um bei der Endverdichtung bis, zuletzt durch eine möglichst grosse Öffnung Gas in die Verbren nungskammer drücken zu können.
Die als Verbrennungskammer verwende ten Dichtkörper haben eigene Kühlmäntel 27 und 47, so dass :eine :direkte Kühlung :der Verbrennungskammerwandung erfolgt, und ungekühlte bezw. überhitzte Stellen in der Verbrennungskammer nicht vorhanden sind.
Dadurch, dass die Verbrennungskammer aus zwei von sonstigen Zylinderraummaterial und untereinander unabhängigen Diehtkör- pern (25 und 45) gebildet ist, kommen viele Wärmespannungen usw. sowohl in :den Zy- linderraumgussstücken, als auch in den Ver- brennungskammerdichtkörpern in Wegfall.
Ein Dichtkörper, zum Beispiel 25, ist ein ring- oder rohrförmiger Dichtteil, der in achsialer Richtung verschiebbar ist, damit er mit einer @ Stirnfläche abdichtend anliegen kann. Seine eine Stirnfläche 25' stellt also den Dichtrand dar, der beliebig verformt werden kann, zwecks geeigneter Anpassung an Steuerungsorgane.
Seine andere Stirn fläche, die sieh innerhalb des Maschinenteils (Zylinderraumgussstück) befindet, in das der betreffende Dichtkörper eingebaut ist, muss kreisrund bleiben, :damit :das Unterteil :des Dichtkörpers zylindrisch ist, um die Anbrin- gung von Kolbenringen 28 zu ermöglichen.
Diese Kolbenringe dienen zur Abdichtung des Dichtkörpers im Einbaumaterial.' Die Abdichtung der beiden Verbrennungs kammer- bezw. Dichtkörpermündungen bezw. ihrer fugenlosen Dichtränder (25' und 45') an den Kolbenschaufeln geschieht mit schwa cher federnder Anpressung und ist hoch drucksicher, reibungsgering und wärmedeh- nungszulässig.
Wie aus Fig. 8a, Schnitt C-D ersicht- lich, werden die Zu- und Ableitungsröhrchen des Kühlermittels zur Anfederung verwen det. Die Röhrchen sind an Stelle 41 im Zy- lin.derraummaterial fest und gasdicht gela gert, können aber in den in Richtung auf den Dichtkörper genügend Spielraum bietenden Bohrungen federnd schwingen.
Die Anpressfed:ern sind ausserhalb der Wärmewirkung anbringbar. Die vom Gas druck selbst in :dichtrandanpressender R.ich- tung- ausgeübte Federkraftunterstützung ist genau beherrschbar, da die :dem Gasdruck dazu dargebotene Angriffsfläche an der Dichtkörperunterseite beliebig klein gehalten werden kann, und zwar unabhängig von den sonstigen Abmessungen des Dichtkörpers und seiner Kühlmäntel.
Die die zusätzliche Abdichtung .der Dichtkörper im Zylind@er- raumgussstückbewirkenden Kolbenringe (28 und 48) gestatten jedem Dichtkörper nicht nur die achsial:e Versühiebbarkeit, sondern auch geringe Schrägstellungen, so -dass sein Dichtrand umso sicherer am Kolbenkärper anliegen kann.
Die Verbrennungskammer - Dichtkörper können auch aus Leichtmetall- oder Bronze legierung hergestellt werden.
Sealing device on rotary piston machines. The invention relates to a sealing device from provided with a rotating abutment rotary piston machine. nen. Rotary piston machines since then could only work with a maximum operating pressure of about 5 atmospheres because they could not adequately seal higher pressures.
In such rotary piston machines, the seal should either be completely or in parts: be achieved by exact fitting of the parts, or there were also special sealing parts, for example strips, rings and the like, or so-called packings were available at individual points.
Sealing by means of a fine fit of the parts is disadvantageous due to the high level of friction and rapid wear and tear and is not permitted for machine parts that are strongly heated by the operating fluid. The sealing by special sealing parts has had the following disadvantages with the rotary piston machines since then, even if the sealing parts had been usable per se:
In part, the sealing parts used since then were not in themselves suitable for being put together or to be lined up so that a gas-tight sealing line or sealing boundary could have arisen despite its multi-part construction. The other part was also the technically producible attachment respectively. simple lines of such a tight limit due to the structure of this machine not even feasible.
Because the sealing of a rotary piston machine is naturally only complete if it is possible to create pressure-tight spaces where moving parts are to be sealed against stationary parts, i.e. where gaps must be provided for reasons of thermal expansion of the material to ensure a complete seal, respectively. to create a sealing line or sealing boundary that is self-contained in all parts and that is at the same time permissible for thermal expansion, high-pressure resistant and low-friction.
Comparatively in the same way as a reciprocating piston ring forms a sealing boundary that is closed apart from its abutment point between the reciprocating cylinder space and the piston.
The present invention shows as examples from several Abdichtungein directions. Rotary piston machines with a gapless and self-contained sealing line guide respectively. Tight limit. The rotary piston machine can be built both as a high-pressure blower and as a thermal power machine, since its sealing is permissible for thermal expansion. Even at lower speeds, pump or ignition pressures of up to 30 atmospheres with a sealing surface width of 5 mm are kept tight with no greater loss than with reciprocating piston-piston ring seals.
The drawing veransehaulicht the inven tion thought of eight figures relating to the embodiments mentioned.
1 shows the cylinder chamber 1 in the cylinder chamber casting 2, 3, 4, with the sealing parts resting therein and the gapless and self-contained sealing boundary formed therefrom with the cylinder chamber cover plate 5 with piston body 7 lifted.
2 shows a double engine as a gasoline engine with the cylinder space cover disks omitted and a second cylinder piece 3.1 cut away for the most part, in order to make the sealing of the gas control, which is achieved by two sealing bodies 25 and 45, visible.
Fig. 3 shows a plan view of the double machine with the omission of the toothed wheels and a cylinder space Deekecheibe. It reveals the formation of: the end face sealing edge 25 'of the sealing body on the front of the compressor piston 7 ".
Fig. 4 shows in section A-B of Fig. 3 with the omission of a cylinder space base plate together with axis and gear the formation of a combustion chamber made of two sealing bodies 25 and 45, as well as the piston 7, which is just the sealing edge 25 'of the sealing body 25 oversole.
"5 shows the sealing boundary removed from the grooves of the cylinder chamber casting in its individual parts, the curved, angled and straight strips 11, 11 'and 11", the rollers 12, the coil springs 35 and the leaf springs 36.
6 and 7 show rigid sealing edges 70, 71, 72 and 73 and the connection of the rigid sealing edges by resilient sealing parts 11 'and 12; Furthermore, the displaceability and rotatability of the cylinder chamber casting and the displaceability of the cylinder and chamber floor disk 8 against the cylinder chamber cover disk 5.
Fig. 8a and 8u show in two different views and Fig. 8c and 8d in section A-B respectively. according to C-D in Fig. 8a one of the sealing bodies provided for the formation of the combustion chamber, as well as the supply of the cooling water and the use of the cooling water lines as suspension.
Instead of the known cylinder of the reciprocating calving machine, the rotary piston machine has an annular space 1 with a four-cornered cross section. Three sides of this cylinder space 1 are formed by a cast piece provided with cooling jackets, namely by the one flat end face (the cylinder space base plate 2), through the ring wall with the largest diameter (the outer cylinder space wall 3)
and through the ring wall with the smaller diameter (the inner cylinder space wall 4). The other flat end face 5 'is formed by a circular disc 5 which covers the annular cylinder space including its inner and outer cylinder space width. This design of the disc 5, that it overlaps both the inner and the outer cylinder space wall, has the following advantages: 1. It enables simple lines to guide the seal.
2. The disk 5 lies with its sealing surfaces against the cylinder chamber walls in such a way that any distance between the disk and the cylinder chamber casting can also be set during operation.
In the known rotary piston machines, the disc carrying the piston only overlaps the inner cylinder space wall while its cylindrical outer jacket surface lies within the cylindrical inner side of the cylinder outer wall, for example in the Enke or Jäger blower, with the existing play between the two ring-shaped @sehliessenden cylindrical surfaces is invariably given after processing. In addition, with this Sehei benform the lines of the seal would be very angled and accordingly more difficult to perform.
The axis 6 of this circling cylinder cover disk 5 has the same center axis line as the annular cylinder chamber, accordingly the cylinder chamber cover disk circles concentrically above the cylinder chamber 1. On this cylinder chamber cover disk 5 is a piston carrier 7 (piston blade with end faces 7 ', 7 ") of rectangular shape Cross-section fixed and bent accordingly; in order to be able to circulate in the annular cylinder space.
The cylinder head or cylinder bottom of the Ilubmaschinenzylinders is in the case of rotary piston machines - cylinder space formed by a rotating disc 8, the axis 9 of which is parallel to the axis 6 of the cylinder space cover plate. The cylindrical 3-sided surface 8 'of this cylinder chamber floor plate R extends to the inner cylinder chamber wall. The cylinder chamber bottom disk thus closes off the cylinder chamber.
The one flat end face 8 ″ of the cylinder chamber bottom disk and the flat end face 5 ′ of the cylinder chamber cover disk covering the cylinder chamber lie one next to the other so as to ripen over a bit. The cylinder chamber bottom disk has a large cutout 10 to allow the circling piston blade 7 to pass by This section corresponds to a certain extent to a large tooth gap, while the piston vane represents the tooth.
So that the piston vane and the cut-out always come into the correct engagement, the axes of the cylinder chamber cover disk and the cylinder chamber floor disk are coupled in opposite directions by gearwheels.
The front 7 "and the back 7 'of the piston vane, as well as the cutout 1.0 of the cylinder chamber bottom disk are shaped so that on the one hand the piston vane can come as close as possible to the cylinder chamber bottom disk before the section of the cylinder chamber bottom disk leaks the cylinder chamber To let the piston blade run through, and that on the other hand, behind the piston blade, when it has passed through the cylinder chamber bottom disk, the cylinder chamber can be made tight again as soon as possible by the cylinder chamber bottom disk.
Nevertheless, it is naturally not possible, respectively, the whole front. Back of the piston vane so close to the not yet cut out surface of the cylinder chamber bottom disk or approach. to run away so that no space remains between the piston vane and the cylinder chamber bottom plate.
This space is therefore the "harmful space" of the rotary piston engine. Corresponding proportions of the various machine parts make it possible to keep this harmful space small, especially in view of the long rotary piston stroke path.
The type of rotary piston machine described above and shown in the drawing is only one exemplary embodiment insofar as the structural change in the machine does not necessarily require a change in the sealing devices as well. As long as the construction enables the attachment of a self-contained, gapless sealing line guide built in to rest in the cylinder space material, the essence of the invention is not impaired.
In the embodiment, the seal from the machine is made as follows. The cylinder chamber casting has a self-contained sealing boundary. This sealing boundary or gas-tight sealing line runs along the edges of the cylinder space, i.e. between the inner cylinder chamber wall and the cylinder chamber cover disk and between the outer cylinder chamber wall and the cylinder chamber cover disk, and secondly around the end of the cylinder chamber, i.e. between the cylinder chamber casting and the outer surface of the cylinder chamber floor disk (16-18 -19-20),
Thirdly, still inside the cylinder chamber to seal between the cylinder chamber walls and the piston blade (17-21-22-15).
According to FIG. 5, this sealing line consists of spring-loaded, curved (11), angled (11 '), straight (11 ") strip-shaped sealing parts, the butt joints of which are closed by roller-shaped sealing parts 12. Since these sealing parts are accommodated in the stationary cylinder space casting are, it is possible, please include, if certain of the sealing laws certain, in itself simple manufacturing conditions, to design them so that they seal without any blow-off point.
Their weakly pressing suspension can also be installed outside the range of action of the gas. Further advantages of such a sealing boundary built into the stationary cylinder material are: The spring-loaded sealing parts are similar to an Ilue piston ring capable of sealing even when the gap distance changes. If, for example, the cylinder space cover disk, which at the same time represents an end face of the cylinder space, is removed a little further from the cylinder space edges by the gas pressure, then it remains. the seal is still preserved.
Other minor axial displacements or slight tilting (inclinations) of the sealing surface of the cylinder chamber cover disk that may be caused by the force output can also be taken in by the spring-loaded sealing parts without loss of sealing ability and without great frictional resistance.
If the sealing surface of the cylinder chamber cover plate were to become uneven in itself, for example due to thermal stresses, the sealing boundary, because it consists of individual members, can cling to these slight bends in the circular sealing surface. These sealing capabilities of the sealing limit also apply mutatis mutandis to the seal between the cylinder chamber floor panes and the outer surface and the cylinder chamber end.
The average 5 mm wide sealing surfaces of the sealing parts result in only a small permanent total sliding surface, so that the oil friction and thus the friction loss remain very low.
Since the piston vane is as long as the usable cylinder space path, it was possible, please include the piston vane seal at the same time as the cylinder space sealing limit. Like a plunger piston, the piston vane is sealed by sealing means resting in the cylinder material. Particularly at the high speeds of the machine, it is an essential advantage if the rotating piston blade itself does not have any spring-loaded sealing parts whose centrifugal relief etc. would be very difficult to carry out.
The stationary sealing parts can be made of any soft material, so that if the material of the rotating machine parts is suitably hard, the wear and tear will only affect the cheap small sealing parts for a long time.
Because the surface of the cylinder chamber U is not stressed by any sliding or detaching parts, a clean turning of the cylinder chamber is sufficient for machining, and the cylinder chamber casting itself can also be made of light metal. The sealing boundary accommodated in the cylinder chamber casting is effective and cooling easy to do.
In some designs, for example in the case of very small machines, the animal-sprung sealing parts in the line guidance at points 17-18, 15-16 and 18-19-20-16 can be replaced by rigid sealing edges worked out directly from the material of the cylinder . The connection between tween the ends of these rigid sealing edges is made by spring-loaded sealing parts, as already described, from angled across the cylinder space at 17-21-22-15.
In order to ensure that the seal still remains low-friction and allows thermal expansion, the cast part of the cylinder space must no longer be rigidly mounted, but must be pressed axially (arrow 13) against the cylinder space cover plate 5 and tangentially (arrow 14) on the outer surface of the cylinder space floor plate can. In this case, the sealing of the cylinder casting can be done in various ways in order to achieve the lowest possible friction loss.
A Ausführungsbei play shows, the Fig. 6 and 7. The Drueli: - medium exposed flask 61 and 67 carry by means of the levers 65 and 68 influenced by light springs 63 and 69 that act on the inner end faces of the flask, the pressure on the Toothed segments 81, 85 and 83, 84, 87 on the cylinder chamber casting, the leverage being selected in this way.
that a pressure equalization between the small of the above-mentioned bulb surfaces and the large ones. surfaces that press apart and delimit the cylinder are created. The only pressing then is the low pressure exerted by the springs, which is intended to prevent the formation of an oil film that is too thick during the pressureless cycles.
The sealing boundary .seals the rotary piston machine up to the point at which the cylinder chamber cover disk 5 and the cylinder chamber floor disk 8 with their end faces 5 'and 8 ″ lie against one another. So that the overlapping disks slide tightly against one another at the sides Cylinder chamber bottom disk arranged axially (arrow 24 in FIG. 6) displaceable.
In order to reduce the oil friction, the end face of the cylinder chamber floor washer is slightly recessed or deepened except for a narrow, outer sealing edge 8 ". The gas pressure in the cylinder chamber can only move the cylinder chamber floor disk axially with a small amount of force exercise
since only the outer edge of the joint of the oil film between the flat sealing surface of the cylinder space cover disk and the flat sealing edge of the cylinder space floor disk is available to it as a contact surface in this direction.
It should be noted that not the entire face or the entire end face of the sealing edge of the cylinder chamber floor washer is stressed by gas pressure in the axial direction,. but only a piece of its flat sealing edge 8 ″, the width of the cylinder space.
As in the case of the cylinder chamber 01, the sealing edge 8 ″ of the cylinder chamber floor disk remains in contact with the cylinder chamber bottom disk or its sealing surface 5 ′ with a pressure piston 62 via the lever 66 and the toothed segments 82, 86 via a pressure ball bearing 88. The radial gas pressure load which acts on the cylinder surface serving as the cylinder chamber floor surface of the cylinder chamber floor disk,
is taken up by the ball bearings of its axis.
As a double machine, the rotary piston machine can be, for example, a gasoline engine (FIGS. 2 and 3). Two cylinder space cover disks sit on a common axis 6. Between them there are two cylinder chambers 1 and 31, the casting of which with the cylinder chamber base plates 2 and 32 lie against one another. Each cylinder space has a cylinder space bottom disk 8 and 38 with an axis 9 and 39.
This cylinder chamber bottom washers 8 and 38 are so. arranged and coupled to the cylinder chamber cover disk axis 6 by gearwheels so that when the piston blade is about to enter the cutout of its cylinder chamber bottom disk in one cylinder chamber, the piston blade in the other cylinder chamber leaves the cutout of its cylinder chamber bottom disk . At the same time they are at.
the cylinder chambers and accordingly also the piston blades are rotated on their common axis in their mutual position in such a way that the harmful space of the one cylinder rim formed by the piston blade front and the cylinder chamber bottom disk is next to the harmful space formed by the piston vane rear and the cylinder chamber bottom disk ,
of the other cylinder space comes to rest. These two harmful spaces can therefore be connected to one another by the shortest route through the cylinder space base plate. This connection is made through a combustion chamber. This United combustion chamber is formed by two Dichtkör pern 25 and 45, which are explained in more detail at the end of the description. The sealing edge of each sealing body is sealingly on or on a piston blade. is ground by .the same.
As a result of this structure, and this to order, the two machines to each other, the following mode of operation is possible. One machine draws in and compresses, the other burns and pushes out. One, for example, the lower one is called the pumping machine, the other is called the blasting machine. Assume that the piston vane of the pumping machine has passed through the cutout of its cylinder chamber bottom disk, and the cylinder chamber bottom disk behind it tightens the cylinder chamber again.
Accordingly, the back of the pump piston blade now begins to suck. When this pump piston vane has circled far enough, its front side will first come to the mouth of the combustion chamber and overlay its sealing edge. No sooner has this been seen than the front side of the piston vane has reached so close to the cylinder spindle base that its cutout begins to open the cylinder chamber.
The pump piston vane then passes through the cut-out in the cylinder floor disk without doing any work. The game now starts all over again, but the front of the pump piston blade has now met the amount of gas previously sucked in and begins to compress the same into the combustion chamber.
The opening of the combustion chamber located in the ignition cylinder space is ground over or over by the ignition piston during this compression process. kept covered. If: the compression is ended, then the pump piston blade grinds over the combustion chamber opening located in the pump cylinder space, as described above. The mixture is ignited in the combustion chamber.
The ignition piston vane has meanwhile passed through the section of its cylinder chamber floor disk, and the ignition cylinder chamber is sealed behind it by the cylinder chamber floor disk.
Now the back of the ignition piston blade begins to clear the combustion chamber opening. enter, the ignited gases flow out and drive the ignition piston blade further in order to be able to expand in the ignition cylinder chamber.
With each revolution, the pump piston blade rear side sucks in an amount of gas, and the pump piston blade front side compresses a gas amount into the combustion chamber, while the ignition piston blade rear side is driven by an explosion with each rotation,
and the firing piston vane face expels an amount of burned gas. Due to the length of the piston vane and for other reasons, the process described means that a working stroke can cover the entire cylinder space path length (see definition below) from one cylinder to the other.
Rather, the length of a working cycle is approximately two thirds of the total cylinder space path. In general, it should be taken into account here that the high-speed reciprocating piston engine used since then has an average cylinder diameter and stroke size of 1: 1 to 1: 1.5.
In the case of the present rotary piston machine, however, the cylinder space diameter and usable cylinder space path behave as 1: 3 to 1:
4, the cylinder chamber diameter being the radial depth of the square cylinder chamber cross section, ie the distance between the two ring walls, the usable cylinder chamber path being the length of the circular arc, the sieve. between the opening of the combustion chamber through the piston back and the running out of the piston back from the sealing line 15-22-21-17.
There are no special control parts. Intake and exhaust occurs through corresponding openings in the relevant cylinder chamber walls. This control of the overshub, which is effected by the piston blades, avoids any "short periods", such as those in the usual two-stroke reciprocating piston engine when it comes to letting in, flushing and pushing out, which is disadvantageous for high speeds. Although the machine works in a two-stroke cycle, there are undiminished four-cycle times. Suction takes place over a full usable path.
During a full usable path, the combustion chamber is compressed into the combustion chamber, just like in the cylinder head of a four-stroke reciprocating piston engine. During the full usable path length, the relaxing gas presses behind the ignition piston blade. When pushing out, there is even a long free exhaust before the. Piston blade inevitably drives out the pressureless gas residues. The combustion chamber also has enough time for cleaning after the expansion cycle has ended until the start of the new compression cycle.
The following should be stated against general concerns about the use of a so-called combustion chamber. Without switching a combustion chamber in between, i.e. with an immediate overflow from one cylinder chamber into the other, it is quite impossible without short strokes that do not correspond to a full stroke, such as the two-stroke reciprocating piston has when the gases are inlet and outlet. get along.
The full four-cycle times for all gas movements are, however, an absolute necessity in a machine whose average speeds are well above the maximum speeds of reciprocating piston machines since then.
Purely combustion-related reasons also speak against a rotary piston engine without a special combustion chamber. With the reversing reciprocating piston, there is the possibility of preignition as early as desired without a decrease in the final compression.
In the case of the rotary piston engine without a combustion chamber, however, this would not be the case, because ignition could take place at the earliest after the cylinder chamber bottom disk has closed the cylinder chamber behind the piston vane. has sealed. So each ignition time means respectively. Flame duration a decrease in the final compression due to the continued rotation of the piston blade.
As a result of the use of a combustion chamber, the rotary piston machine has the option of any pre-ignition and no reduction in final compression. Because the appropriate length of the piston blades can be used to arrange the ignition in the combustion chamber
as soon as the pump piston blade grinds the combustion chamber opening in the pump cylinder space or covered, while the ignition piston blade begins to release the combustion chamber opening in the ignition cylinder space only some time later.
The combustion chamber arranged in the rotary piston machine is also due to the mechanical and fluidic advantages of the overstroke control achieved by means of piston blades, since no control method or control part is more suitable for controlling ignited gases.
The piston blade has a high speed and can be easily cooled. It is already in the cylinder rooms, it does not need a special housing, nor does it have to have control openings in itself, and the opening it controls remains fully open during almost the entire compression or combustion cycle.
The fact that the combustion chamber is formed from two sealing bodies in the rotary piston machine means that the following is achieved: The combustion chamber is a space that is favorable in terms of combustion and has rounded shapes and a circular central cross-section.
The combustion chamber has only practically constant flow cross-sections. the content, including large mouths.
In the ignition cylinder space, the combustion chamber mouth 29 or. their sealing edge 25 'on the piston blade rear wall to be molded to allow rapid opening.
In the pump cylinder space, however, the combustion chamber mouth 49 or. their sealing edge 45 'is molded onto the piston vane front wall in order to be able to push gas into the combustion chamber through the largest possible opening during the final compression.
The sealing bodies used as the combustion chamber have their own cooling jackets 27 and 47, so that: a: direct cooling: the combustion chamber wall takes place, and uncooled respectively. there are no overheated spots in the combustion chamber.
Because the combustion chamber is formed from two die bodies (25 and 45) that are independent of other cylinder space material and that are independent of one another, many thermal stresses etc. are eliminated both in the cylinder space castings and in the combustion chamber sealing bodies.
A sealing body, for example 25, is an annular or tubular sealing part which can be displaced in the axial direction so that it can rest in a sealing manner with an end face. Its one end face 25 'thus represents the sealing edge, which can be deformed as desired, for the purpose of suitable adaptation to control organs.
Its other end face, which is located inside the machine part (cylinder chamber casting) in which the relevant sealing body is installed, must remain circular: so that: the lower part: of the sealing body is cylindrical in order to enable the attachment of piston rings 28.
These piston rings serve to seal the sealing body in the installation material. The sealing of the two combustion chamber respectively. Sealing body mouths respectively. Their jointless sealing edges (25 'and 45') on the piston blades are made with a weak, resilient pressure and are highly pressure-resistant, low-friction and allowable for thermal expansion.
As can be seen from FIG. 8a, section C-D, the inlet and outlet tubes of the coolant are used for resilience. The tubes are stored in the cylinder chamber material in a fixed and gas-tight manner at point 41, but can vibrate resiliently in the bores which offer sufficient clearance in the direction of the sealing body.
The pressure springs can be attached outside of the heat effect. The spring force support exerted by the gas pressure itself in: the sealing edge pressing in the right direction can be precisely controlled, since the contact surface on the underside of the sealing body presented to the gas pressure can be kept as small as desired, regardless of the other dimensions of the sealing body and its cooling jackets.
The piston rings (28 and 48), which provide additional sealing of the sealing body in the cylinder casting, allow each sealing body not only to be axially displaceable, but also to be slightly inclined so that its sealing edge can rest more securely on the piston body.
The combustion chamber - sealing body can also be made of light metal or bronze alloy.