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Title:
SEALING AND COOLING OF PISTON-TYPE MECHANISMS AND SYSTEM FOR CARRYING OUT THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/003356
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns the sealing and cooling of piston-type mechanisms, according to which the liquid flows through the opening system (13) into the peripheral gap (14) thereby filling this gap and sealing the space between the peripheral wall (121) of the piston (12) and the housing (11) thus preventing the passage of working fillings from the space located on one side of the piston (12) into the space located on the other side of the piston (12) while simultaneously removing heat from the housing wall (11) and from the peripheral wall (121) of the piston (12). The invention also concerns a system for carrying out this sealing and cooling, the piston-type mechanism of combustion engines having a linear motion of the piston, the combustion engine having a rotary motion of the pistons, and the combustion engine having a gyroscopic motion of the piston. The opening system (13), which serves to distribute liquid and which has a longitudinal opening (131) that is connected to at least one transversal opening (132), is provided inside said piston (12). Each transversal opening (132) is connected to the distributing slot (122) located on the peripheral wall (121) of the piston (12). The peripheral gap (14) is located between the peripheral wall (121) of the piston (12) and the housing (11) of the piston-type mechanism.

Inventors:
CECH DANIEL (SK)
Application Number:
PCT/SK2002/000016
Publication Date:
January 08, 2004
Filing Date:
June 28, 2002
Export Citation:
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Assignee:
CECH DANIEL (SK)
International Classes:
F01P3/08; F01P3/10; F02B55/04; F02B55/10; F02F1/02; F02F3/22; (IPC1-7): F01P3/08; F02F3/22
Foreign References:
DE412323C1925-04-20
US4672921A1987-06-16
US3777621A1973-12-11
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
Zahatnanska, Gabriela (Zilina, SK)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Die s ich da durch ke nnzeic hne n de Dichtungsund Kühlungsart der Kolbenmechanismen, vor allem der Verbrennungsmotoren mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens, der Verbrennungsmotoren mit der Rotationsbewegung der Kolben, der Verbrennungsmotoren mit der Kreiselbewegung des Kolbens, d a s s die Flüssigkeit durch das Öffnungssystem (13) in die Umfassungslücke (14) fließt, füllt sie und dadurch den Raum zwischen der Umfassungswand (121) des Kolbens (12) und dem Gehäuse (11) dichtet, dabei verhindert den Übergang der Arbeitsfüllungen von dem Raum auf der einen Seite des Kolbens (12) in den Raum auf der anderen Seite des Kolbens (12), gleichzeitig nimmt die Wärme von der Gehäusewand (11) und von der Umfassungswand (121) des Kolbens (12) ab, dann fließt sie in den Raum auf der einen Seite des Kolbens (12) und in den Raum auf der anderen Seite des Kolbens (12).
2. Der sich dadurch kennzeichnende Kolbenmechanismusmit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens zur Ausführung der Art nach dem Anspruch 1, d a s s es zwischen der Umfassungswand (121) des Kolbens (12) und dem Gehäuse (11) des Kolbenmechanismus eine Umfassungslücke (14) gibt, die mit der Flüssigkeit gefüllt ist, in dem Kolben (12) ist das Öffnungssystem (13) für die Flüssigkeitsverteilung, wobei das Öffnungssystem (13) eine Längsöffnung (131) hat, die mit mindestens einer Queröffnung (132) verbunden ist, wobei jede Queröffnung (132) an der Umfassungswand (121) des Kolbens (12) mündet.
3. Der sich dadurch kennzeichnende Kolbenmechanismusmit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens nach dem Anspruch 2, d a s s mindestens eine Queröffnung (132) mit mindestens einer sich an der Umfassungswand (121) des Kolbens (12) befindenden Verteilungsnut (122) verbunden ist.
4. Der sich i c h d a d u rc h ke n nze i c h n e n d e Kolbenmechanismus mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens nach dem Anspruch 2 oder dem Anspruch 3, d a s s es an der Umfassungswand (121) des Kolbens (12) mindestens eine Dichtungsnut (123) gibt.
5. Der sich dadurch kennzeichnende Kolbenmechanismusmit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens nach der beliebigen Kombination der Ansprüche 2 bis 4, d a s s es an der Umfassungswand (121) des Ko) bens (12) mindestens einen Vorsprung (124) gibt.
6. Der sich dadurch kennzeichnende Kolbenmechanismusmit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens nach der beliebigen Kombination der Ansprüche 2 bis 5, d a s s die Längsöffnung (131) in der Kolbenstange (21) des Verbrennungsmotors mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens (12) ist.
7. Der sich dadurch kennzeichnende Kolbenmechanismusmit der Rotationsbewegung der Kolben zur Ausführung der Art nach dem Anspruch 1, d a s s jede Längsöffnung (131) mit der Umfassungsverteilungsnut (31) verbunden ist, die sich in dem Ring (32) des Kolbens (12) befindet, wobei jede Längsöffnung (131) mit mindestens einer Queröffnung (132) verbunden ist.
8. Der sich dadurch kennzeichnende Kolbenmechanismusmit der Rotationsbewegung der Kolben nach dem Anspruch 7, d a s s in jedem Segment des Kolbens (12) mindestens eine Queröffnung (132) mit mindestens einer Verteilungsnut (122) verbunden ist.
9. Der sich dadurch kennzeichnende Kolbenmechanismusmit der Rotationsbewegung der Kolben nach dem Anspruch 7 oder 8, d a s s an der Umfassungswand (121) des Kolbens (12) mindestens eine Dichtungsnut (123) ist.
10. Der sich dadurch kennzeichnende Kolbenmechanismusmit der Kreiselbewegung des Kolbens zur Ausführung der Art nach dem Anspruch 1, d a s s es zwischen dem Gehäuse (11) und der Seitenwänden des Kolbens (12) die Seitenlücken (41) gibt, wobei die Umfassungsverteilungsnut (31) durch die Längsöffnungen (131) mit mindestens drei Queröffnungen (132) verbunden ist, wobei jede Queröffnung (132) mit der Verteilungsnut (122) an der Spitze des Kolbens (12) verbunden ist, gleichzeitig jede Queröffnung (132) mit mindestens zwei Paaren der Seitenverteilungsnuten (42) verbunden ist, die sich an den Seitenwänden des Kolbens (12) befinden. Liste der Bezuqszeichen 11Gehäuse 12Kolben 121Umfassungswand des Kolbens 12 122Verteilungsnut 123Dichtungsnut 124Vorsprung 13Öffnungssystem 131Längsöffnung 132Queröffnung 14Umfassungslücke 21 Kolbenstange des Verbrennungsmotors mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens 31Umfassungsverteilungsnut 32Ring 41Seitenlücke 42Seitenverteilungsnut.
Description:
Die Dichtungs-und Kühlungsart der Kolbenmechanismen und die Anlage zur Ausführung dieser Art Bereich der Technik Die Erfindung betrifft die Dichtungs-und Kühlungsart der Kolbenmechanismen.

Bisheriger Stand der Technik Gegenwärtig werden zur Dichtung der Stoßflächen zwischen dem sich bewegenden Kolben und der Arbeitsraumwand des Kolbenmechanismus Kolbenringe oder Leisten benutzt. So eine Lösung braucht Öl, das zur Schmierung und gleichzeitig zur Dichtung und Kühlung der Kolbenoberfläche und der Arbeitsraumwand des Kolbenmechanismus dient. Bei so einer Dichtungs-und Kühlungsart entstehen Verluste durch die Reibung zwischen dem Kolben und der Arbeitsraumwand des Kolbenmechanismus. Es entstehen auch Verluste des Öls, das zur Schmierung der Stoßflächen dient. Das 01 wird schrittweise durch die Hochtemperatur und den während der Arbeit des Kolbenmechanismus entstandenen Schmutz entwertet und es ist bei gewissem Verschmutzungsgrad erforderlich, dieses Öl zu wechseln. Die Arbeitraumwand muß von der Außenseite durch den Wärmeübergang durch die Gehäusewand so gekühlt werden, dass es zur Überhitzung des Öls und Materials der Arbeitsraumwand des Kolbenmechanismus nicht kommt. Bei so einer Kühlungsart des Kolbenmechanismus mit der Innenverbrennung wird die Wärme aus dem Arbeitsraum abgenommen, wodurch sein Wirkungsgrad vermindert wird.

Wesen der Erfindung Die angeführten Mängel beseitigt in beträchtlichem Maß die Dichtungs-und Kühlungsart der Kolbenmechanismen, vor allem der Verbrennungsmotoren mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens, der Verbrennungsmotoren mit der Rotationsbewegung der Kolben und der Verbrennungsmotoren mit der Kreiselbewegung des Kolbens nach der Erfindung. Die Flüssigkeit, die durch ein Offnungssystem in die Umfassungslücke fließt, füllt den Raum der Umfassungslücke, dichtet den Raum zwischen der Umfassungswand des Kolbens und des Gehäuses, wodurch sie den Gasübergang von dem Raum auf einer Kolbenseite in den Raum auf anderer Kolbenseite verhindert. Diese Flüssigkeit nimmt die Wärme von der Gehäusewand und der Umfassungswand des Kolbens ab, dann fließt sie in den Raum auf einer Kolbenseite und in den Raum auf anderer Kolbenseite. Durch die eintretende Flüssigkeitsmenge wird sowohl der Dichtungsgrad des Arbeitsraums als auch die Menge der abgenommenen Wärme reguliert, also die Temperaturabsenkung des Kolbens und der Gehäusewand des Kolbenmechanismus.

In dem Kolben des Kolbenmechanismus befindet sich das zum Flüssigkeitsverteilung dienende Offnungssystem, dieses Offnungssystem hat mindestens eine Längsöffnung, die mit mindestens einer Queröffnung verbunden ist, jede Queröfnung mündet in der Umfassungswand des Kolbens ein. Zwischen der Umfassungswand des Kolbens und dem Gehäuse gibt es die Umfassungslücke, die durch die Konstruktionskolbenlagerung gegenüber dem Gehäuse so gebildet ist, dass sich der Kolben nicht berührt oder sich nur an der Stellen der zur Abgrenzung der Breite der Umfassungslücke dienenden Vorsprünge berührt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Queröffnung mit der Verteilungsnut verbunden ist, die sich an der Umfassungswand des Kolbens befindet. An der Umfassungswand des Kolbens kann auch eine oder mehrere Dichtungsnuten sein. Es können auch mehrere Verteilungsnuten sein.

Die Längsrichtung ist in den Verbrennungsmotoren mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens in der Kolbenstange mit Vorteil hergestellt.

Die Verbrennungsmotoren mit der Rotationsbewegung der Kolben haben in dem Ring jedes Kolbens eine Umfassungsverteilungsnut, die mit den Längsöffnungen verbunden ist. Jede Längsöffnung ist mit der Queröffnung verbunden. Es ist vorteilhaft, wenn in jedem Kolbensegment die Queröffnung mit einer oder mehreren Verteilungsnuten verbunden ist. Vorteilhaft ist auch die Lösung, wenn es an der Umfassungswand des Kolbensegments eine oder mehrere Dichtungsnuten gibt.

Die Verbrennungsmotoren mit der Kreiselbewegung des Kolbens haben zwischen dem Gehäuse und den Seitenwänden die Seitenlücken. Die Umfassungsverteilungsnut ist durch die Längsöffnungen mindestens mit drei Queröffnungen verbunden. Jede Queröffnung ist mit der Verteilungsnut an der Spitze des Kolbens und mit zwei Paaren der sich an den Seitenwänden befindenden Seitenverteilungsnuten verbunden.

Die Lösung nach der Erfindung hat vor allem diese Vorteile : zwischen dem Kolben und dem Gehäuse des Kolbenmechanismus befindet sich eine mit der Flüssigkeit gefüllte Lücke, wodurch die Reibung reduziert wird und zur Schmierung der Fläche zwischen dem Kolben und dem Gehäuse kein Öl erforderlich ist. Die Gehäusewand des Kolbenmechanismus wird von der Innenseite gekühlt werden und deswegen ist es nicht notwendig, die Gehäusewand von der Außenseite durch den Wärmeübergang durch die Gehäusewand zu kühlen, wodurch der Wärmewirkungsgrad hauptsächlich der Verbrennungsmotoren erhöht wird. Die Flüssigkeit dient gleichzeitig zur Dichtung und Kühlung.

Die Flüssigkeit wird nach der Aufwärmung von dem Arbeitsraum des Kolbenmechanismus abgeleitet, wodurch die Wärme von dem Innenraum des Kolbenmechanismus abgeführt wird. Die Lösung nach der Erfindung ist vor allem für Dichtung und Kühlung der Verbrennungsmotoren vorteilhaft. Die Vorteile der Lösung nach der Erfindung zeigen sich hauptsächlich dann, wenn diese Lösung bei der Verbrennungsmotoren mit der Rotationsbewegung des Kolbens und der Verbrennungsmotoren mit der Kreiselbewegung des Kolbens benutzt wird.

Übersicht der Abbildungen an der Zeichnungen Die Erfindung ist mit Hilfe der Zeichnungen näher geklärt. Auf der Abb. 1 ist ein Teil des Arbeitsraums des Kolbenmechanismus mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens und das Offnungssystem in dem Kolben. Auf der Abb. 2 ist ein Teil des Arbeitsraums des Kolbenmechanismus mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens, das Offnungssystem in dem Kolben und die Verteilungsnut an dem Umfang des Kolbens. Auf der Abb. 3 ist ein Teil des Arbeitsraums des Kolbenmechanismus mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens, das Offnungssystem in dem Kolben, die Verteilungsnut und zwei Dichtungsnuten an dem Umfang des Kolbens. Auf der Abb. 4 ist ein Teil des Arbeitsraums des Kolbenmechanismus mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens, das Offnungssystem in dem Kolben, die Verteilungsnut und drei Paare der Vorsprünge.

Auf der Abb. 5 ist ein Oberteil des Verbrennungsmotors mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens, die Kolbenstange, das bffnungssystem und die Verteilungsnut an dem Umfang des Kolbens. Auf der Abb. 6 ist ein Teil des Arbeitsraums des Verbrennungsmotors mit der Rotationsbewegung der Kolben und der Schnitt A-A durch das Gehäuse, den Kolben und den Ring. Auf der Abb. 7 ist ein Teil des Arbeitsraums des Verbrennungsmotors mit der Kreiselbewegung des Kolbens, das Detail A und der Schnitt B-B, auf denen das Offnungssystem und die Nuten in dem Kolben dargestellt sind.

Beispiele der Realisierung der Erfindung Beispiele der Realisierung der Erfindung sind auf den Abb. 1 bis 7. Auf der Abb. 1 ist ein Teil des Arbeitsraums des Kolbenmechanismus mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens 12. Der Kolben 12 hat an seinem Außenumfang die Umfassungswand 121. Zwischen der Umfassungswand 121 des Kolbens 12 und dem Gehäuse 11 ist die Umfassungslücke 14. Die Flüssigkeit fließt in die Umfassungslücke 14 durch das Öffnungssystem 13, das die Längsöffnung 131 und die Queröffnung 132 bilden, die miteinander verbunden sind. Auf der Abb. 2 ist ein Teil des Arbeitraums des Kolbenmechanismus dargestellt, wo an der Umfassungswand 121 des Kolbens 12 die Verteilungsnut 122 ist, in die die Queröffnung 132 mündet. Die Flüssigkeit fließt durch die Längsöffnung 131 in die Queröffnung 132, weiter in die Verteilungsnut 122 und ab dort in die Umfassungslücke 14. Auf der Abb. 3 sind an der Umfassungswand 121 des Kolbens 12 auch zwei Dichtungsnuten 123.

Auf der Abb. 4 ist ein Teil des Arbeitsraums des Kolbenmechanismus mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens 12. Der Kolben 12 hat an seinem Außenumfang die Umfassungswand 121. Zwischen der Umfassungswand 121 des Kolbens 12 und dem Gehäuse 11 ist die Umfassungslücke 14. Die Breite der Umfassungslücke 14 ist mit drei Paaren der Vorsprünge 124 begrenzt, die gleichmäßig an der Umfassungswand 121 des Kolbens 12 angeordnet sind.

Auf der Abb. 5 ist der Oberteil des Verbrennungsmotors mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens 12. Der Kolben 12 hat an seinem Außenumfang die Umfassungswand 121. Zwischen der Umfassungswand 121 des Kolbens 12 und dem Gehäuse 11 ist die Umfassungslücke 14. Die Längsöffnung 131 ist in der Kolbenstange 21 des Verbrennungsmotors mit einer geradlinigen Bewegung des Kolbens 12. An der Umfassungswand 121 des Kolbens 12 ist eine Verteilungsnut 122, in die die mit der Längsöffnung 131 verbundene Queröffnung 132 mündet. Die Flüssigkeit fließt durch die Längsöffnung 131 in die Queröffnung 132, weiter in die Verteilungsnut 122 und ab dort in die Umfassungslücke 14.

Auf der Abb. 6 ist ein Teil des Arbeitsraums des Verbrennungsmotors mit der Rotationsbewegung der Kolben 12. Zwischen der Umfassungswand 121 des Kolbens 12 und dem Gehäuse 11 ist die Umfassungslücke 14. Der Kolben 12 hat an seinem Außenumfang die Umfassungswand 121, an der an jedem Segment des Kolbens 12 eine Verteilungsnut 122 ist. In dem Ring 32 jedes Kolbens 12 ist die Umfassungsverteilungsnut 31, die mit mindestens einer Längsöffnung 131 verbunden ist, die mit der Queröffnung 132 verbunden ist und diese in die Verteilungsnut 122 mündet. Die Flüssigkeit fließt durch die Umfassungsverteilungsnut 31 in die Längsöffnungen 131, ab dort in die Queröffnungen 132, weiter in die Verteilungsnuten 122 und ab dort in die Umfassungslücken 14. An beiden Rändern jedes Segments des Kolbens 12 ist auf einer Dichtungsnut 123, die Dichtungsnuten 123 sind an der Umfassungswand 121 des Segments des Kolbens 12.

Auf der Abb. 7 ist ein Teil des Arbeitsraums des Verbrennungsmotors mit der Kreiselbewegung des Kolbens 12 dargestellt. Der Kolben 12 hat an seinen Spitzen drei Verteilungsnuten 122, jede Verteilungsnut 122 ist an den Enden mit der Queröffnung 132 verbunden. Zwischen den Spitzen des Kolbens 12 und dem Gehäuse 11 ist die Umfassungslücke 14. An jeder Seitenwand des Kolbens 12 gibt es drei Seitenverteilungsnuten 42, jede Seitenverteilungsnut 42 ist an den Enden mit den Queröffnungen 132 verbunden. Jede Queröffnung 132 ist mit einer Längsöffnung 131 verbunden. An der Innenumfang des Kolbens 12 ist die Umfassungsverteilungsnut 31, die mit allen Längsöffnungen 131 verbunden ist. Die Flüssigkeit fließt durch die Umfassungsverteilungsnut 31 in die Längsöffnungen 131, weiter durch drei Queröffnungen 132 in die Verteilungsnuten 122 und in die Seitenverteilungsnuten 42. Durch jede Queröffnung 132 fließt die Flüssigkeit in zwei Paare der Seitenverteilungsnuten 42 und in die Verteilungsnut 122 an der Spitze des Kolbens 12. Aus den Seitenverteilungsnuten 42 fließt die Flüssigkeit in die Seitenlücken 41, aus den Verteilungsnuten 122 fließt die Flüssigkeit in die Umfassungslücke 14.

Gewerbliche Anwendbarkeit Die Dichtungs-und Kühlungsart der Kolbenmechanismen nach der Erfindung kann in den Kolbenmechanismen, hauptsächlich in den Verbrennungsmotoren benutzt werden.