DE758968C - Seal for rotary valve controlled internal combustion engines - Google Patents

Description

Abdichtung für drehschiebergesteuerte Brennkraftmaschinen Gegenstand der Erfindung ist eine besonders zweckmäßige, einfache Ausbildung ringförmiger Dichtungskörper und die besondere Anordnung desselben für drehschiebergesteuerte Brennkraftmaschinen.Sealing for rotary valve controlled internal combustion engines subject the invention is a particularly useful, simple design of annular sealing body and the special arrangement of the same for rotary valve-controlled internal combustion engines.

Den bisher bekannten Ausführungen ringförmiger Dichtungskörper haften immer noch bedeutende Mängel an. Insbesondere tritt nach größerer Betriebsdauer ein starkes Einbrennen der Dichtringe und damit ein allmähliches Unwirksamwerden des gesamten Dichtungskörpers ein. Auch bei bester Materialwahl sind die Laufzeiten an sich gering. Zudem ist bei Anordnung von elastischen Mitteln zur Anpressung der Dichtungskörper, z. B. bei um den ganzen Dichtungskörper herum verteilten Schraubenfedern, ein absolut gleichmäßiges Anliegen des Dichtungskörpers am ganzen Umfang des Dichtrandes auch bei sorgfältigster Montage, in Anbetracht der im Betrieb auftretenden starken Wärmeschwankungen, nicht erzielbar. Auch müssen diese Federmittel im Hinblick auf die Abdichtung des Explosionshöchstdruckes ausgelegt sein und ist somit bei den übrigen, sich über eine größere Zeiteinheit erstreckenden Arbeitstakten eine unnötig starke Anpressung des Dichtungsringkörpers vorhanden. Die Anordnung elastischer Mittel macht sich im Zusammenhang mit den starken Wärmebeanspruchungen insbesondere auf den Verschleiß immer sehr nachteilig bemerkbar. Es sind auch schonDichtungsringkörper bekannt, bei denen viele Dichtungsringe an der Innen- und Außenseite des Dichtungskörpers angeordnet sind und bei denen, zusätzlich zur Anpressung des Dichtungskörpers durch um denselben herum verteilte Schraubenfedern, der im Zylinderinnern herrschende Gasdruck jeweils zur Anpressung der Dichtungsfläche des Dichtungsringkörpers ausgenutzt wird, indem regelbare Gasmengen aus dem Zylinderinnern unter den Dichtungskörper eingeleitet werden. Derartige Ausführungen, die an sich sehr kompliziert und damit herstellungstechnisch teuer sind, haben sich jedoch auch nicht bewährt, nachdem auch hier Federmittel angeordnet sein müssen und zudem zur Ausnutzung des Gasdruckes an der Innenseite des Dichtungskörpers besondere Abdichtungsmittel vorgesehen werden müssen. Diese inneren, der Verbrennungswärme besonders stark ausgesetzten Abdichtungsmittel werden in sehr kurzer Zeit wirkungslos, so daß dann nur noch eine Anpressung durch etwas zu schwach abgestimmte federnde Mittel vorhanden ist.Adhere to the previously known designs of annular sealing bodies still have significant shortcomings. In particular, occurs after a long period of operation severe burn-in of the sealing rings and thus gradually becoming ineffective of the entire seal body. Even with the best choice of material, the running times are low in itself. In addition, with the arrangement of elastic means for pressing the Sealing body, e.g. B. with coil springs distributed around the entire seal body, an absolutely even fit of the sealing body over the entire circumference of the sealing edge even with the most careful assembly, in view of the strong occurrences in operation Thermal fluctuations, not achievable. Also these spring means must be in view of the sealing of the maximum explosion pressure should be designed and is therefore with the other work cycles extending over a larger time unit one unnecessary There is strong pressure on the sealing ring body. The order more elastic Medium makes itself in connection with the strong thermal stresses in particular always very disadvantageous noticeable on the wear. There are already sealing ring bodies known, in which many sealing rings on the inside and outside of the seal body are arranged and where, in addition to pressing the seal body through coil springs distributed around the same, the one prevailing inside the cylinder Gas pressure is used to press the sealing surface of the sealing ring body is by taking controllable amounts of gas from the inside of the cylinder under the seal body be initiated. Such designs, which in themselves are very complicated and thus Are technically expensive to manufacture, but have not proven themselves after spring means must also be arranged here and also to utilize the gas pressure special sealing means are provided on the inside of the sealing body have to. These inner sealing means, which are particularly exposed to the heat of combustion become ineffective in a very short time, so that then only one pressing through somewhat weakly coordinated resilient means are available.

Ferner sind Abdichtungen für drehschiebergesteuerte Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei welchen ein durch an seinem Umfang ungleich verteilte Reibungskräfte in Drehung versetzter ringförmiger Dichtungskörper ohne elastische Anpreßmittel lediglich durch den im Zylinderinnern jeweils herrschenden Gasdruck in reibschlüssiger Verbindung mit dem ringförmigen Drehschieber gehalten und an seiner Innenseite durch einen ringförmigen Schutzsteg abgedeckt wird.There are also seals for rotary valve-controlled internal combustion engines became known, in which a frictional forces unevenly distributed on its circumference annular sealing body set in rotation without elastic pressure means only by the gas pressure prevailing inside the cylinder in a frictionally engaged manner Maintained connection with the annular rotary valve and through on its inside an annular protective bar is covered.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, zwischen den den ringförmigen Dichtungskörper abdeckenden Schutzsteg und der Bohrung des eingesetzten Dichtungskörpers einen Spalt mit gleichbleibendem oder wechselndem Ouerschnitt zur Drosselung des auf die Stirnseite des Dichtungskörpers einwirkenden Gasdruckes anzuordnen und den Dichtungskörper in einem besonderen U-förmig ausgebildeten Schutzgehäuse zu lagern.According to the invention it is now proposed between the annular Sealing body covering protective bar and the bore of the sealing body used a gap with a constant or alternating cross-section to throttle the to be arranged on the face of the sealing body acting gas pressure and the To store the seal body in a special U-shaped protective housing.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise in Schnitten dargestellt. Fig. i zeigt die Abdichtung einer längs durch den Zylinder geschnittenen Brennkraftmaschine mit ringartig ausgebildetem Drehschieber; in den Fig. 2, 3 und .1 sind noch weitere erfindungsgemäße Ausführungseinzelheiten der Dichtungsringkörper sowohl hinsichtlich ihrer Ausbildung als auch ihrer Lagerung im Querschnitt dargestellt. Wie aus Fig. i ersichtlich, liegt der Dichtungskörper i mit seiner Dichtungsfläche :2 an dem Drehschieber an. Die Abdichtung des Dichtungsringkörpers i gegenüber dein Dichtungskörperträger erfolgt durch zwei normale, in Eindrehungsrillen des Dichtungsringkörpers i gelagerte Kolbenringe 3. Als Gegenlauf -fläche ist in dem Zylinderkopf eine besondere Laufbüchse 7 angeordnet, so daß Abnutzungserscheinungen im Zylinderkopf selbst nicht auftreten und die nach längerer Betriebsdauer notwendigen Überholungen lediglich durch Austausch der abgenutzten Teile durchgeführt werden können.In the drawing, the subject of the invention is, for example, in sections shown. Fig. I shows the seal of a cut lengthways through the cylinder Internal combustion engine with a ring-like rotary valve; in Figs. 2, 3 and .1 are still further details of the embodiment of the sealing ring body according to the invention shown in cross section both in terms of their training and their storage. As can be seen from Fig. I, the sealing body i lies with its sealing surface : 2 on the rotary valve. The sealing of the sealing ring body i against your The seal body is supported by two normal grooves in the seal ring body i mounted piston rings 3. There is a special counter surface in the cylinder head Liner 7 arranged so that no signs of wear in the cylinder head itself occur and only the overhauls necessary after a long period of operation can be carried out by replacing the worn parts.

Wie aus der Darstellung ersichtlich, wird der jeweils im Zylinderinnern herrschende Druck (abgeschwächt bzw. zeitlich reguliert durch die Drosselwirkung des Spaltes, der zwischen der Innenseite des Dichtungsringkörpers i und der Außenseite des Schutzsteges 6 gebildet wird), nachdem die endgültige Abdichtung gegenüber dem Dichtungsringkörperträger erst durch die Kolbenringe 3 erfolgt, zur Anpressung der Dichtungsfläche 2 gegenüber dem Drehschieber ausgewertet. Dabei sind durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Ringe 3 so verlegt, daß für sie zunächst durch den ringförmigen Schutzsteg 6 sowie durch den Dichtungsringkörper i eine weitgehende Trennung vom Verbrennungsraum und damit ein guter Wärmeschutz erfolgt.As can be seen from the illustration, the is inside the cylinder prevailing pressure (weakened or time-regulated by the throttling effect of the gap between the inside of the sealing ring body i and the outside of the protective web 6 is formed) after the final seal against the Sealing ring body carrier only takes place through the piston rings 3, for pressing the Sealing surface 2 evaluated against the rotary valve. Here are by the invention Design, the rings 3 relocated so that for them initially through the annular Protective web 6 and a substantial separation from the sealing ring body i Combustion chamber and thus good thermal protection takes place.

In den Fig. 2 bis .4 sind weitere erfindungsgemäße Ausführungseinzelheiten der Dichtungsringkörper und ihrer Anordnung gezeigt. In Fig. 2 ist beispielsweise der Dichtungsringkörper i in einem U-förmigen Gehäuse gelagert. Dieses Lagergehäuse besteht aus einem als Schutzsteg dienenden `%'inkelring 6. Der Winkelring 6 kann z. B. aus gut isolierendem Material ausgeführt sein, so daß ein besonders weitgehender Wärmeschutz für den Dichtungsringkörper erzielt wird. Der Winkelring 6 wird durch einen Einschraubring 7 gehalten. Dieser Einschraubring 7 ist zweckmäßig aus einem zur Zusammenarbeit mit den Kolbenringen 3 des Dichtungskörpers gut geeignetem Material gefertigt. Kurz vor der Dichtungsfläche 2 besitzt der Dichtungskörper i an seinem inneren Umfang eine Einschnürung, die von dem Schutzsteg 6 abgedeckt ist. Durch diese Verbreiterung des Dichtungskörperendes kann eine beliebige Vergrößerung der Dichtungsrandfläche 2 erzielt werden, während der im Zylinderinnern herrschende Druck auch noch unmittelbar auf diesen Vorsprung des Dichtungskörpers zur Erzielung einer zusätzlichen Anpressungskraft einwirkt. Die bei dieser beispielsweisen Ausführungsform des Erfindungsgegenstands erfolgende unmittelbare Berührung des Dichtungsringkörpers mit den Verbrennungsgasen steht nur in einem so geringen Verhältnis zum gesamten Dichtungsringkörper, daß die durch den Flansch des Dichtungsringkörpers mögliche Wärmeaufnahme die Wirkungsweise der Kolbenringe nicht beeinträchtigt. Aus der schon dargelegten Wirkungsweise des Erfindungsgegenstands und der Darstellung ist ersichtlich; daß durch den am inneren Ende des Dichtungsringkörpers gebildeten Flansch eine im Sinn der Anpressung positive Druckfläche und damit eine beliebige Festlegung der Anpressungskraft insbesondere im Moment der Explosion erfolgen kann.FIGS. 2 to 4 show further details of the embodiment according to the invention the sealing ring body and its arrangement shown. In Fig. 2, for example the sealing ring body i is mounted in a U-shaped housing. This bearing housing consists of a `% 'angle ring 6 that serves as a protective bar. The angle ring 6 can z. B. be made of good insulating material, so that a particularly extensive Thermal protection for the sealing ring body is achieved. The angle ring 6 is through a screw-in ring 7 held. This screw-in ring 7 is expediently made of one material that is well suited for cooperation with the piston rings 3 of the seal body manufactured. Just before the sealing surface 2, the sealing body i has on its inner circumference a constriction which is covered by the protective web 6. By this widening of the sealing body end can be any enlargement of the Sealing edge surface 2 can be achieved, while the prevailing inside the cylinder Pressure also directly on this projection of the sealing body to achieve this an additional contact force acts. In this exemplary embodiment of the subject matter of the invention directly touching the sealing ring body with the combustion gases are only in such a small proportion to the entire sealing ring body, that the possible heat absorption through the flange of the sealing ring body the mode of operation the piston rings are not affected. From the already explained mode of action of the Subject matter of the invention and the representation is evident; that through the inside The flange formed at the end of the sealing ring body is positive in the sense of contact pressure Pressure surface and thus any definition of the contact force in particular can occur at the moment of the explosion.

In Fig.3 ist eine weitere, beispielsweise ähnliche Ausbildung des Dichtungsringkörpers i dargestellt. Hier wird der Wärmeschutzsteg durch ein in den Dichtungsringkörperträger g unmittelbar eingeschrumpftes Rohrstück 8 gebildet. Durch Eindrehungen des Rohrstückes 8 ist der zwischen dem Dichtungsringkörper i und dem Rohrstück. 8 gebildete Spalt beispielsweise so gestaltet, daß sein Querschnitt stark wechselt, also für plötzliche Druckschwankungen eine besonders starke Drosselwirkung vorhanden ist. Diese Ausführung bietet den Vorteil, daß der unter dem Dichtungsringkörper herrschende Druck durch Zurückfließen der Gase, wie dies beim Viertaktmotor, z. B. beim Saughub, eintreten kann, zeitlich langsam absinkt, so daß auch während des Saughubes, infolge der kurzen Zeitdauer, namentlich bei höheren Drehzahlen der Dichtungsringkörper i gut anliegt. Bezüglich besonderer Ausführungsmöglichkeit des Dichtungsringkörpers ist in Fig:3 beispielsweise noch gezeigt, daß durch Anordnung eines den Zylinderdruck im Sinn positiver Dichtkörperanpressung auswertenden Flansches und gleichzeitige Verringerung des Dichtungsrandes 2 beispielsweise durch Abdrehen des äußeren Randes des Dichtungsringkörpers die Anpressung des Dichtungsringkörpers i bei gleichzeitiger Verringerung der Abdichtungsfläche 2 beliebig erhöht werden kann, so daß durch diese Ausführungsmöglichkeit beliebig hohe _ spezifische Anpressungen ohne Verwendung zusätzlicher Hilfsmittel, wie Federn u. dgl., erzielt werden können.In Figure 3 is a further, for example, similar training of the Sealing ring body i shown. Here the heat protection bar is inserted into the Sealing ring body carrier g formed directly shrunk pipe section 8. By Turnings of the pipe section 8 is between the sealing ring body i and the Pipe section. 8 formed gap, for example, designed so that its cross section is strong changes, i.e. a particularly strong throttling effect for sudden pressure fluctuations is available. This design has the advantage that the under the sealing ring body prevailing pressure by backflow of the gases, as is the case with the four-stroke engine, e.g. B. during the suction stroke can occur, slowly decreases in time, so that even during the Suction stroke, due to the short duration, especially at higher speeds of the sealing ring body i fits well. With regard to a special design option for the sealing ring body is also shown in Fig: 3, for example, that the cylinder pressure in the sense of positive sealing body pressure evaluating flange and simultaneous Reduction of the sealing edge 2, for example by turning off the outer edge of the sealing ring body the pressure of the sealing ring body i with simultaneous Reduction of the sealing surface 2 can be increased as desired, so that by this Possibility of design any high _ specific contact pressure without use Additional aids such as springs and the like can be achieved.

In Fig. 4 ist noch eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung des Dichtungsringkörpers und seiner Lagerung dargestellt. Hier ist der Dichtungsringkörper i ganz in einem U-förmigen Schutzgehäuse io gelagert und gegenüber dem Zylinderinnern voll abgedeckt. EineVerbreiterung des Dichtungskörperrandes ist dadurch bewirkt, daß an der Außenseite des Dichtungsringkörpers ein Verbreiterungsflansch vorgesehen ist. Gleichzeitig ist bei diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, daß durch Verbreiterung des Dichtungsrandes 2 nach außen und Abdrehung der Fläche am Innenrand eine im Sinn der Dichtungskörperanpressung negative Kraftwirkung, also eine beliebige Verringerung des spezifischen Anpressungsdruckes, erzielt werden kann.In Fig. 4 there is yet another embodiment of the sealing ring body according to the invention and its storage. Here the sealing ring body i is all in one U-shaped protective housing stored and fully covered with respect to the inside of the cylinder. A widening of the sealing body edge is caused by the fact that on the outside of the sealing ring body a widening flange is provided. Simultaneously is shown in this embodiment that by widening the sealing edge 2 to the outside and twisting of the surface on the inner edge one in the sense of the sealing body contact pressure negative force effect, i.e. any reduction in the specific contact pressure, can be achieved.

Erfindungsgemäß gestaltete Dichtungskörper können natürlich fürbeliebige Schiebersteuerarten verwendet werden. So kann der Erfindungsgegenstand z. B. auch zur Abdichtung kugelförmiger oder zylindrischer Drehschieber bzw. zur Abdichtung von den Zylinderkopf übergreifenden Ringschiebern u. dgl. benutzt werden.Sealing bodies designed according to the invention can of course be used for any Slider control types can be used. So the subject invention z. Belly for sealing spherical or cylindrical rotary valves or for sealing be used by the cylinder head overlapping ring slide valves and the like.

Durch den Erfindungsgegenstand wird eine sehr kurze Baulänge der Dichtungskörper erzielt, wodurch sich erhebliche Vorteile für die Gestaltung von Drehschiebermaschinen ergeben. Die wenigen erforderlichen Dichtungsringe liegen am äußeren Umfang des Dichtungskörpers und sind als normale, handelsübliche Kolbenringe ausführbar. Die erfindungsgemäße besondere Lagerung und Abschirmung dieser Dichtungsringe läßt jede Überhitzungsmöglichkeit weitgehend vermeiden, so daß im Zusammenhang mit den einfachen Abdichtungsmitteln eine sehr hohe Betriebssicherheit erzielt wird. Durch an sich, insbesondere herstellungstechnisch, sehr einfache Maßnahmen kann der Anpressungsdruck der Dichtungskörper unter Berücksichtigung der effektiven Dichtungsfläche weitgehend entsprechend den Betriebsbedingungen eingestellt werden und die zweckmäßigste Ausführungsform bei jedem :Motor leicht ermittelt werden. Durch die beliebige Gestaltbarkeit des Spaltes zwischen Schutzsteg und Dichtungskörper ist eine beliebige Drosselwirkung und somit Regelung der Anpressung auch für Ärbeitstakte, bei denen kein Überdruck vorhanden ist, erzielbar. Die Anordnung besonderer Federmittel zur Anpressung der Dichtungsringkörper ist nicht mehr notwendig.The subject matter of the invention results in a very short overall length of the sealing body achieved, resulting in significant advantages for the design of rotary valve machines result. The few required sealing rings are on the outer circumference of the Sealing body and can be implemented as normal, commercially available piston rings. the inventive special storage and shielding of these sealing rings can each Avoid the possibility of overheating to a large extent, so that in connection with the simple Sealing means a very high operational reliability is achieved. By in itself, The contact pressure can be very simple measures in particular in terms of production technology the sealing body largely taking into account the effective sealing surface be set according to the operating conditions and the most appropriate embodiment for each: engine can be easily determined. The arbitrary design of the The gap between the protective web and the sealing body can be any throttling effect and thus regulation of the pressure even for work cycles in which there is no overpressure is present, achievable. The arrangement of special spring means for pressing the Sealing ring body is no longer necessary.

Durch die Erfindung wird gegenüber dem Bekannten eine weitgehende Vereinfachung geschaffen. Es sind auch schwierigste Betriebsfälle beherrschbar. Mit erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten Dichtungskörpern können, wie Versuche ergeben haben, außerordentlich langeLaufzeiten bei absoluter Betriebssicherheit erzielt werden. Auch bei lang dauernden Höchstbeanspruchungen ist der Verschleiß von Schieber und Dichtungskörpern sehr gering.The invention is a far-reaching compared to the known Simplification created. Even the most difficult operating cases can be managed. With sealing bodies designed and arranged according to the invention, such as Tests have shown extremely long running times with absolute operational reliability be achieved. Even with long-term maximum loads, there is wear and tear of slide valve and sealing bodies very little.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Abdichtung für drehschiebergesteuerte Brennkraftmaschinen, bei welcher ein durch an seinem Umfang ungleich verteilte Reibungskräfte in Drehung versetzter ringförmiger Dichtungskörper lediglich durch den im Zylinderinnern jeweils herrschenden Gasdruck in reibschlüssiger Verbindung mit dem ringförmigen Drehschieber gehalten und an seiner Innenseite durch einen ringförmigen Schutzsteg abgedeckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schutzsteg (6) und der Bohrung des eingesetzten Dichtungskörpers (i) ein Spalt mit gleichbleibendem oder wechselndem Querschnitt zur Drosselung des auf die Stirnseite des Dichtungsringes einwirkenden Gasdruckes angeordnet ist. PATENT CLAIMS: i. Seal for rotary valve-controlled internal combustion engines, in which an annular sealing body set in rotation by friction forces that are unevenly distributed around its circumference is held in frictional connection with the annular rotary valve only by the gas pressure prevailing inside the cylinder and is covered on its inside by an annular protective web, characterized in that: that between the protective web (6) and the bore of the sealing body (i) used there is a gap with a constant or alternating cross-section for throttling the gas pressure acting on the face of the sealing ring. 2. Ringförmiger Dichtungskörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (i) in einem besonderen U-förmig ausgebildeten Schutzsteggehäuse (io) gelagert ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Französische Patentschriften Nr. 429 552, 530 711, 849 395; USA.-Patentschriften Nr. 1 249 235, I 3o8 722, 1 488 549, 1 66o 166, 1 671 254, 2 181 868.2. Annular sealing body according to claim i, characterized in that the sealing body (i) is mounted in a special U-shaped protective bar housing (io). To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: French patent specifications No. 429 552, 53 0 711, 849 395; U.S. Patents Nos. 1,249,235, 1,3o8,722, 1,488,549, 1,660,166, 1,671,254, 2,181,868.