CH247096A - Einrichtung zur Synchronisierung von gegenläufigen Freiflugkolben. - Google Patents

Description

      Einrichtung    zur     Synchronisierung    von     gegenläufigen        Freiflugkolben.       Es     sind    eine grosse Zahl von mechanischen       Synchronisiervorrichtungen    für gegenläufige       Freiflugkolben    bekanntgeworden.

   Die     be-          kannteste        unter        ihnen,    das Kurbelgetriebe,  weist     neben    grossen Massen - sie muss so  dimensioniert     sein,    dass gegebenenfalls die  kinetische Energie der bewegten Massen auf  gefangen werden kann - noch den Nachteil  auf, dass freie Massenkräfte auftreten, die  den Vorteil der gegenläufigen Kolben bezüg  lich Massenausgleich     teilweise        zunichte    ma  chen.

       Ein    vollständiger     Massenausgleich    ist  hierbei nur unter grossem zusätzlichem Ge  wichtsaufwand möglich, wodurch aber die  Masse der bewegten Teile erhöht wird     und     daher die Spielzahl des     Aggregates    ernied  rigt werden muss.  



  Diese Nachteile können durch die     Syn-          chronisiervorrichtung    nach vorliegender Er  findung behoben werden,     indem    an Stelle des  mechanischen     Synchronisiergestänges    ein hy  draulisches Gestänge vorgesehen ist. Die  bewegten Flüssigkeitsmassen     können    dabei  relativ klein gehalten und ohne Schwierig  keit     vollständig        ausgeglichen    werden.     Ge-          stängelager    und deren     Schmierung    können in  Wegfall .kommen.

   Ein Kreuzkopf ist nicht  mehr     unbedingt    nötig, wodurch auch die Bau  länge des     Aggregates    relativ     klein    gemacht  werden kann.  



  Die     Zeichnung        betrifft        Ausführungsbei-          -piele    des     Erfindungsgegenstandes.    Es zeigt:         Fig.    1 einen     Freiflugkolben-Brennkraft-          verdichter    mit gegenläufigen Kolben im       Längsschnitt,          Fig.    2     ein        Detail    dazu,.  



       Fig.    3 eine abgeänderte     Anordnung    des  hydraulischen Gestänges in     agonometrisoher          Darstellung,    in kleinerem Massstab,       Fig.    4 eine Ansicht der     Anordnung    von       Fig.    3, in Richtung des     Pfeils    in dieser  Figur     gesehen.     



  In dem     Brennkraftmaschinenzylinder    1  arbeiten die     beiden.        gegenläufigen        Brenn-          kraftkolben    2 und 3. Mit den Kolben 2, 3,  die z. B. nach dem     Dieselprinzip    arbeiten,  sind die     Verdichterkolben    4, 41 in den Ver  dichtungszylindern 5, 51 fest     verbunden.    An  den     Verdichterkolben    4, 41 sind die in den       Regulier-    oder     Tötstufenzylindern    6, 6' des  Verdichters arbeitenden Regulier- oder Tot  stufenkolben 7, 8 befestigt.

   Mit den beiden       Brennkraftkolben    2, 3 einerseits und mit den       Verdichterkolben    4, 41     bezw.    deren Regulier  kolben 7, 8 anderseits sind auf der vom       Brennraum        bezw.        Verdichtungsraum    abge  wendeten Seite     kleinere    Kolben 10, 11     bezw.     12, 13 so     verbunden,    dass sie     die    Bewegung  der ersterwähnten Kolben 2, 3, 4, 41 mit  machen.

   Diese Kolben 10 bis 13 sind in den  Zylindern 14 bis 17 geführt, die durch mit  Flüssigkeit gefüllte Rohre 20, 21     miteinander     verbunden     sind,    und zwar so, dass der einem       Verdichterkolben,    z. B. Kolben 4, des Kom  pressors zugeordnete     Zylinder   <B>16</B> mit dem      dem     Brennkraftkolben    3 der     Gegenseite    zu  geordneten Zylinder 15     verbunden    ist. Ent  sprechend ist der dem     Kompressarkolben    41  zugeordnete Zylinder 17 mit dem dem       Brennkraftkolben    2 zugeordneten     Zylinder     14 verbunden.

   Die Zylinder 14     bis    17 ragen  in das     Innere    der zugeordneten     Brennkraft-          und        Verdichterkolben    2 und 3 sowie 4, 7  und 4, , 8 und in den Raum     zwischen    je  einem     Brennkraftkolben    und den mit ihm  fest     verbundenen        Verdichterkolben    hinein.

    Aus der     beschriebenen        Anordnung    dar Ver  bindungsleitungen lässt sich leicht erkennen,  dass die Kolben 10 bis 13     eine    richtiggehende       Synchronisiernug    der     Brennkraftkolben    und  der mit ihnen     fest    verbundenen Verdichter  kolben im Gegenlauf bewirken. Dann be  wegt sich z.

   B. der     Brennkraftkolben    2 nach  aussen, so drückt ' er     mittels    Kolben 10 die  Flüssigkeit im Rohr 20 gegen den Kolben  13, der den Kolben     4'-,    8 des Kompressors,  und mit ihm den Gegenkolben 3 .der     Brenn-          kraftmaschine    gegenläufig zum     Kolben    2,  ebenfalls nach     aussen    bewegt.

   Eine' zu rasche       Bewegung    des Gegenkolbens 3 wird dabei  durch den Kolben 11 verhindert, indem der  selbe infolge der     Verbindung    seines Zylinders  über Leitung 21 mit dem Zylinder 16 nur in  dem Masse fortschreiten kann, in dem der  indirekt mit Kolben 2     verbundene    Kolben  12 zurückweicht.

   Treibt umgekehrt die  Kompression im schädlichen Raum der Zy  linder '5', 6<B>'</B> des Verdichters den Kolben       4r,    8 des .Verdichters nach einwärts, so  drückt der Kolben 13 mittels der Flüssigkeit  im Rohr 20 mit     Hilfe    des     Kolbens    10 die       miteinander    laufenden Kolben 2,     4,'7    der  Gegenseite     ebenfalls    nach einwärts. Eine zu  rasche Bewegung der Gegenkolben wird  durch das System 11, 21, 12     verhindert.     



  Bei dieser     Anordnung    von zwei Leitun  gen 20, 21, die     in    einer durch die Achse der       Zylinder    2, 5, 51, 6, 6' gehenden Ebene  liegen, kann     bereits    ein vollständiger     Mässen-          ausgleich    der bewegten Flüssigkeitsteile er  reicht werden, wenn die vier in der eben  genannten Achse liegenden     Synchrönisierkol-          ben    mit -gleichem     Durchmesser        ausgeführt            sind,

      denn in diesem Falle bleibt der Schwer  punkt     des        Flüssigkeitsgestänges    mit Bezug  auf das feststehende Maschinengehäuse 1, 5,  6, 5', 61 stets am gleichen Ort.  



  Die erläuterte erfindungsgemässe Anord  nung hat ausser den eingangs erwähnten Vor  zügen noch den Vorteil, dass     durch    beson  dere Formgebung eines der     Synchronisierkol-          beu;,    z. B. Kolben 10, falls     nötig,    die kine  tische Energie der bewegten Kolbenmassen  in einer geschlossenen Kammer vernichtet  werden kann.  



  Eine solche     Einrichtung    ist in     Fig.    2 ge  zeigt, in der mit 10 der mit dem     Fortsatz     22 des     Brennkraftkolbens    2 mittels einer  Kupplung 23 verbundene     Synchronisicrkol-          ben        bezeichnet    ist.

   Der zugehörige Zylinder  24 weist eine Erweiterung 25 und eine Kam  mer 26 auf, aus welcher gegen das Ende  des     Auswärtshubes    hin die Flüssigkeit nur  durch den zwischen der Kammerwand und  dem Kolben     befindlichen        Ringspalt    entwei  chen kann und daher eine wirksame hydrau  lische Bremsung der Kolbenmasse zu erzie  len erlaubt.- Die     Endlage        des    Kolbens 10     ist     in dieser Figur strichpunktiert eingezeich  net: An die     Erweiterung    25 ist die Verbin  dungsleitung 20 zum Kolben 13 der Gegen  seite angeschlossen.

   Um beim Rückgang des       Kolbens    die- Bildung     eines    Hohlraumes in  der Kammer 26 zu verhindern, ist im Kol  ben 10     ein.    federbelastetes     Ventil    27 einge  baut, das sich beim Rückgang des Kolbens  gegen den     leichten    Druck der Feder 28 öff  nen kann, so dass durch die     Öffnungen    30,  31 Flüssigkeit- aus dem Raum     des    hydrauli  schen Gestänges     in    die Kammer 26 eintreten  kann.  



  Der in der Kammer 26     entstehende    sehr  hohe Flüssigkeitsdruck wird nicht der übri  gen     Synchronisierungsflüssigkeit    mitgeteilt,  so dass die     Leitungen    nicht     auf        diesen,    Fall  hin dimensioniert zu- werden brauchen,     wie     dies beim Gestänge eines     Synchronisier-Kur-          belgetriebes    der Fall ist.

   Die Nachfüllung  und Entlüftung des hydraulischen Gestänges  im Betrieb kann     iri        irgendeiner    geeigneten  Weise erfolgen, -      Der Druck der     Synchronisierungsflüssig-          keit    ist ein Mass für die auf diese ausgeüb  ten Kräfte;

   er kann also als Kriterium für  den Zustand der Laufflächen der     Brennkraft-          und        Verdichterkolben    benutzt     werden.    Wäh  rend man bei mechanischer Synchronisierung  erst eine     Störung    bemerkt, wenn starke Be  schädigungen der Laufflächen bereits ein  getreten sind,     ist    man bei der erfindungs  gemässen     Synchronisierung    in der Lage, die  Maschine auf Grund des zu stark ansteigen  den Druckes der Flüssigkeit z. B. automa  tisch. abzustellen.

   Um radiale     Dehnungen    der  Brennkraft- oder     Verdichterkolben    zufolge  Erwärmung, Abnützung usw. nicht     auf    den       Synchronisierkolben    zu übertragen - dieser  muss mit minimalem Spiel, z. B. wie ein       Brennstoffpumpenkolben,    eingeschliffen wer  den.     --    kann der dichtende Teil des     Synchro-          nisierkolbens    von dem ihn mit dem     Brenn-          kraft-    oder     Verdichterkolben    verbindenden  Gestänge getrennt werden.

   Diese     Trennung     kann     vollständig    oder aber, wie in     Fig.    2  angedeutet, nur teilweise mit Bewegungsmög  lichkeit in radialer     Richtung    vorgesehen sein.  



  Um die Geschwindigkeit und damit den       Bewegungswiderstand    der     Flüssigkeit    in den       Leitungen    20, 21 herabzusetzen, können diese  Leitungen     dopppelt    und. in     verschiedenen     Ebenen angeordnet sein,     wie        Fig.    3 und 4  erkennen lassen.

   Danach sind die Zylinder  14 und 17 nicht durch     eine,    sondern durch  zwei symmetrisch zur Längsachse der Zylin  der angeordnete     Leitungen    20 und 201 ver  bunden; ebenso sind die Zylinder 15 und 16  durch zwei in einer     andern    Ebene als jene  der Leitungen 20, 21' angeordnete symme  trische Leitungen 21, 21' miteinander     verbun-          den.    Werden die     Leitungen    20, 20', 21,<B>291'</B>  mit gleichem     Querschnitt    wie in     Fig.    1 aus  geführt, so steht für die     Bewegung    der Flüs  sigkeit ein doppelt so grosser     Querschnitt    zur  Verfügung,

   so dass die Geschwindigkeit der  Flüssigkeit nur halb so gross ist wie bei der  Ausführung nach     Fig.    1.  



  Vorteilhaft werden die Verbindungslei  tungen 20, 21 als Zuganker für die Trag  konstruktion der beiden Zylinderaggregate 5,    6 und 5', 61 ausgebildet und zum Tragen des  in der     Mitte    liegenden     Brennkraftzylinders     1 herangezogen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Synchronisierung von gegenläufigen Freiflugkolben, dadurch ge kennzeichnet, dass die gegenläufige Bewegung der Kolben durch ein hydraulisches Gestänge sichergestellt wird. UNTERANSPI@ü CHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, an einem Freiflugkolben-Brennkraftverdichter, bei dem jeder Brennkraftkolben mit einem Verdichterkolben fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Brennkraft- und Verdichterkolben auf der vom Brenn- raum bezw. Verdichtungsraum abgewandten Seite mit einem Synchronisierkolben versehen ist, welche Kolben in Zylindern (14, 15, 16, 17) des hydraulischen Gestänges arbeiten,

   wobei der einem Brennkraftkolben (2 bezw. 3) zugeordnete Synchronisierzylinder (14 bezw. 15) mit dem einem Verdichterkolben (4' bezw. 4) der Gegenseite zugeordneten Synchronisierzylinder (17 bezw. 16) durch je wenigstens eine Leitung (20 bezw. 21) verbunden ist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierkolben (10, 11, 12, 13) alle gleichen Durchmesser aufweisen. '3.

   Einrichtung nach Patentanspruch -und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierkolben alle in der Achse der Zylinder des Brennkraftkolbenverdichters liegen. 4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet.- dass die Verbindungsrohre (20, 21) der Syn- chronisierzylinder (14, 17, 16, 15) in einer Ebene durch die Achse der Brennkraft- und Verdich.terzylinder der Maschine angeordnet sind.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei zusammenarbeitende Synchroni- sierzylinder (14, 17 bezw. 15, 16) durch je zwei Leitungen (20, 201 bezw. 21, 211) mit einander verbunden sind. 6. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (20, 21) zwi schen den Synchronisierzylindern als Zug anker für die Tragkonstruktion der Zylinder (5, 6 und 51, 61) des Verdichters dienen.

   7. Einrichtung nacli Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Verbindungsleitungen (20, 21) den zwischen den Verdichterzylindern angeordne ten Brennkraftzylindern (1) tragen. B. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens einem der beweglichen Massenteile der Synchronisier- einrichtung eine hydraulische Kolbenbremse (10, 26) zugeordnet ist, die bei Annäherung dieses Massenteils an die eine Endlage zur Wirkung kommt.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Synchronisierkolben (10 bis 13) als Kolben der hydraulischen Bremse ausge- bildet ist.