CH375951A - Iron metal piston with piston ring - Google Patents

Iron metal piston with piston ring

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CH375951A
CH375951A CH7327659A CH7327659A CH375951A CH 375951 A CH375951 A CH 375951A CH 7327659 A CH7327659 A CH 7327659A CH 7327659 A CH7327659 A CH 7327659A CH 375951 A CH375951 A CH 375951A
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CH7327659A
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California Research Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12Details
    • F16J9/22Rings for preventing wear of grooves or like seatings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

  

      Eisenmetallkolben    mit Kolbenring    Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben  mit wenigstens einem in einer Umfangsnute liegen  den Kolbenring. Um den Verschleiss insbesondere an  Dieselmotoren herabzumindern, sind     Chromlegie#          rungseinsätze    und     Chroraüberzüge    auf gewissen Flä  chen vorgeschlagen worden, und zwar auf der Kopf  seite des Zylinders, auf der auswechselbaren Zylin  derbüchse, auf  & r     Aussenfl#äche    der Kolbenringe und  sogar auf     den        Seitenflächen    der Kolbenringe.  



  Die genannten konstruktiven Lösungsversuche  waren insofern unbefriedigend, als dabei dir Ring  nuten ziemlich stark abgenützt wurden,<B>-</B> besonders  auf derjenigen Seitenfläche, auf welche der Druck  infolge der Explosionen im Zylinder wirkt. Eine  solche Abnützung vergrössert das seitliche Spiel zwi  schen dem Ring und, der Nute     und    verursacht häufig       Kolbenringbrüche,    was Leitungsverlust,     Riefigwerden     der Zylinderwände und ähnliches zur Folge hat.  



  Gemäss der Erfindung ist wenigstens eine     deer     Seitenflächen der Nute mit einem Hartbelag versehen.  Dieser Belag soll vorzugsweise keine nachfolgende  Wärmebehandlung des Kolbens benötigen, wie es bei  gewissen aufgesprühten Hartbelägen der Fall ist.  



  In der     beiliegende-n    Zeichnung ist ein Ausfüh  rungsbeispiel des. Erfindungsgegenstandes in stark  vergrössertem     Mass#stab    im vertikalen. Schnitt     dar-          gestell#t.     



  In der Zeichnung bezeichnet<B>10</B> den, Kolbenkör  per, der aus einem Eisenmetall besteht und eine zylin  drische Umfangsfläche<B>11</B> und zwei Umfangsnuten 12  aufweist, in welcher<B>je</B> ein federnder Kolbenring<B>13</B>  liegt.<B>Jede</B> Nute 12 besitzt die bekannten parallelen  Seitenflächen 14 und<B>15</B> und eine Bodenfläche<B>16.</B>  Die obere Seitenfläche 14 jeder Nute ist die dem Kol  benkopf<B>17</B> am nächsten gelegene.  



  Die Ringe<B>13</B> dichten in bekannter Art den,     ring-          förnilgen    Raum zwischen, der Kolbenfläche<B>11</B> und    der     Zyl#inderbohrung   <B>18</B> des Motorblockes<B>19</B> ab.  Zur Verschleissminderung ist nun ein elektrolytisch  aufgetragener Chrombelag 20 mindestens auf der  unteren Seitenfläche<B>15</B> einer oder beider Ringnuten  12 vorgesehen. Im vorliegenden, Beispiel weist die  obere Nute 12 diesen Hartbelag nur auf der unteren  Seitenfläche<B>15</B> auf, während die untere Nute den       Harübelag    20 auf beiden Seitenflächen 14 und<B>15</B>  aufweist.  



  Die Dicke des Chrombelages 20 ist am     Endteil     der Nute reduziert, damit durch den normalen Ver  schleiss des Belages, hervorgerufen durch die, Reibung  des Kolbenringes<B>13,</B> keine Gräte, entstehen, die mög  licherweise einen. Ringbruch verursachen könnten.  



  Im weiteren ist die äussere Kante des Chrom  belages 20 abgeschrägt oder gebrochen, damit, bei  Verwendung des Kolbens in einem Verbrennungs  motor mit verchromter Zylinderbohrung, keine  direkte Berührung der Chrombeläge der Nute und  der     Zylinderbohrung    auftreten kann.  



  Der Hartbelag 20 hat eine Dicke von<B>0,075</B> bis  <B>0,25</B> mm.<B>Ob</B> die Bodenfläche<B>16</B> der Nute 12 einen  solchen Belag aufweist oder nicht, ist nicht wesent  lich.  



  Die Materialzusammensetzung der Kolbenringe  kann in weiten Grenzen variieren-, wie auch ein Hart  belag des     Ring-es    vorhanden sein kann oder nicht.  Zum Beispiel kann der Ring<B>13</B> aus, gewöhnlichem,  hartem     Gusseisen        o6er    Stahl bestehen-, oder er kann  Legierungszusätze, wie z. B.

   Nickel oder Chrom oder  einen harten Belag aus     keramischern,    Material"     auf-          wüsen,    um den Ring korrosionsbeständig und     ab-          reibfest    zu machen-.     Die    Härte der Lauffläche.     soll-te     über 40     Rockwellgrad    sein" was durch eine     geeignet,-          Materialzusammensetzung    und nachfolgender Ver  gütung erreicht wird.      Ein Hauptvorteil des beschriebenen Kolbens liegt  in der Tatsache,     dass    der Chrombelag 20 sich auf  dem     Kolben-körper    befindet und nicht auf dem Ring.

    Es ist herausgefunden worden,     dass    der harte     und     spröde Chromüberzug auf den Ringen ihre Elastizität  beeinträchtigt, so     dass    sie nicht zur Montage auf den  Kolben ausgeweitet und     darübergestülpt    werden kön  nen, da sie sonst zerbrechen. Selbst wenn es gelingt,  einen solchen Ring zu montieren, ist seine Lebens  dauer bei den stark beanspruchten Dieselmotoren ge  wöhnlich kurz.  



  Zudem kann der Chrombelag 20 dazu verwendet  sein, um abgenutzten Ringnuten wieder ihre     urspräng-          lichen    Abmessungen und Oberflächengüte zurück  zugeben. Auch kann ein solcher Belag<B>beim</B> Betrieb  nicht lose werden, noch den Wärmeübergang vom  Kolben zu den Ringen und daher zu den Zylinder  wänden behindern, wie es bei losen, nicht     mit    dem  Kolben verbundenen Metalleinsätzen. der Fall, ist. Zu  dem verringert er nicht wesentlich die Breite der  Nuten 12, in welche der     Kolben#ring   <B>13</B> hineinpassen       muss,    so     dass    der nutzbare Querschnitt und damit die       ,keit    des Ringes nicht verkleinert wird.  



  Festig  Die Herstellung des     Chrornüberzuges,    geht nach  einem elektrolytischen,     Metallisierungsverfahren.    Es  kann nötig sein,     Grundierungsbeläge    aus Kupfer,       Nitkel    oder Nichteisenmetallen aufzutragen, um die  Haftung des harten, glatten oder porösen Chrom  belages zu erhöhen.



      Ferrous metal piston with piston ring The present invention relates to a piston with at least one piston ring lying in a circumferential groove. In order to reduce wear, especially on diesel engines, chrome alloy inserts and chrome coatings have been proposed on certain surfaces, namely on the head side of the cylinder, on the exchangeable cylinder liner, on the outer surface of the piston rings and even on the side surfaces of the Piston rings.



  The above-mentioned attempted constructive solutions were unsatisfactory in that the ring grooves were worn quite heavily, <B> - </B> especially on the side surface on which the pressure as a result of the explosions in the cylinder acts. Such wear increases the lateral play between the ring and the groove and often causes the piston ring to break, which leads to loss of line, scoring of the cylinder walls and the like.



  According to the invention, at least one of the side surfaces of the groove is provided with a hard coating. This coating should preferably not require any subsequent heat treatment of the piston, as is the case with certain sprayed-on hard coatings.



  In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown on a greatly enlarged scale in the vertical. Section shown # t.



  In the drawing, <B> 10 </B> designates the piston body, which consists of a ferrous metal and has a cylindrical circumferential surface 11 and two circumferential grooves 12 in which each > a resilient piston ring <B> 13 </B> lies. <B> Each </B> groove 12 has the known parallel side surfaces 14 and <B> 15 </B> and a bottom surface <B> 16. </ B > The upper side surface 14 of each groove is the one closest to the piston head <B> 17 </B>.



  The rings <B> 13 </B> seal the ring-shaped space between the piston surface <B> 11 </B> and the cylinder bore <B> 18 </B> of the engine block <B> in a known manner 19 </B>. To reduce wear, an electrolytically applied chrome coating 20 is now provided at least on the lower side surface 15 of one or both annular grooves 12. In the present example, the upper groove 12 has this hard covering only on the lower side surface 15, while the lower groove has the hard covering 20 on both side surfaces 14 and 15.



  The thickness of the chrome coating 20 is reduced at the end part of the groove so that the normal wear of the lining caused by the friction of the piston ring <B> 13 </B> does not result in burrs that possibly cause a. Ring breakage.



  In addition, the outer edge of the chrome lining 20 is beveled or broken so that when the piston is used in an internal combustion engine with a chrome-plated cylinder bore, no direct contact with the chrome linings of the groove and the cylinder bore can occur.



  The hard covering 20 has a thickness of <B> 0.075 </B> to <B> 0.25 </B> mm. <B> Whether </B> the bottom surface <B> 16 </B> of the groove 12 is one has such a coating or not is not essential.



  The material composition of the piston rings can vary within wide limits - as well as a hard coating on the ring - it may or may not be present. For example, the ring 13 can consist of ordinary, hard cast iron or steel, or it can contain alloy additives, such as e.g. B.

   Nickel or chromium or a hard coating made of ceramic "material" to make the ring corrosion-resistant and abrasion-resistant. The hardness of the running surface. Should be over 40 Rockwell degrees "which is due to a suitable material composition and subsequent Remuneration is achieved. A main advantage of the piston described lies in the fact that the chrome coating 20 is on the piston body and not on the ring.

    It has been found that the hard and brittle chrome coating on the rings impairs their elasticity so that they cannot be expanded and slipped over for assembly on the piston, or they will break. Even if it is possible to fit such a ring, its service life in the heavily used diesel engines is usually short.



  In addition, the chrome coating 20 can be used to restore worn annular grooves to their original dimensions and surface quality. Such a lining cannot become loose during operation, nor can it hinder the heat transfer from the piston to the rings and therefore to the cylinder walls, as is the case with loose metal inserts that are not connected to the piston. the case is. In addition, it does not significantly reduce the width of the grooves 12 into which the piston ring 13 has to fit, so that the usable cross-section and thus the speed of the ring are not reduced.



  Solid The production of the chrome coating is based on an electrolytic, metallization process. It may be necessary to apply primer coatings made of copper, nickel or non-ferrous metals in order to increase the adhesion of the hard, smooth or porous chrome coating.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH</B> I Eisenmetallkolben mit weniastens einem in einer <B>C</B> Umfangsnute liegenden Kolbenring, dadurch gekenn- im zeichnet, dass wenigstens eine der Seitenflächen der Nute mit einem Hartbelag versehen ist. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Eisenmetallkölben nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass der Hartbelag aus elektro lytisch aufgetragenem Chrom besteht. <B> PATENT CLAIM </B> I Iron metal piston with at least one piston ring lying in a <B> C </B> circumferential groove, characterized in that at least one of the side surfaces of the groove is provided with a hard coating. <B> SUBClaims </B> <B> 1. </B> Ferrous metal piston according to patent claim <B> 1 </B> as characterized in that the hard coating consists of electrolytically applied chromium. 2. Eisenmetallkolben nach Unteranspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass der Ring aus einer Eisen legierung mit einer Härte besteht, welche 40 Rock- wellgrad übersteigt. <B>3.</B> Eisemnetallkolben nach Unteranspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass der Ring aus einer Eisen legierung mit Chrom oder Nickel besteht. 4. Eisenmetallkolben nach Unteranspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass dtr Ring mit einem Hart belag versehen, ist. 2. Iron metal piston according to dependent claim 1, characterized in that the ring consists of an iron alloy with a hardness which exceeds 40 Rockwell degrees. <B> 3. </B> Iron-metal piston according to dependent claim <B> 1, </B> characterized in that the ring consists of an iron alloy with chromium or nickel. 4. Iron metal piston according to dependent claim <B> 1 </B> as characterized in that the ring is provided with a hard coating. <B>5.</B> Eisenmetallkolben nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kol- benringnuten parallele Seitenflächen aufweist. <B>6.</B> Eisenmetallkolben nach Unteranspruch<B>5,</B> da durch gekennzeichnet, dass der Hartbelag elektroly tisch aufgetragenes Chrom mit einer Schichtdicke von <B>0,075</B> bis<B>0,25</B> mm ist. <B> 5. </B> Iron-metal piston according to patent claim <B> 1 </B> characterized in that at least one of the piston ring grooves has parallel side surfaces. <B> 6. </B> Iron metal piston according to dependent claim <B> 5 </B> as characterized in that the hard coating is electrolytically applied chromium with a layer thickness of <B> 0.075 </B> to <B> 0, 25 mm. <B>7.</B> Eisenmetallkolben nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass die Dicke des Hartbelages am inneren Endteil der Nute reduziert ist, damit die Bildung von Gräten, bedingt durch den normalen Verschleiss des Hartbelages, verhindert wird. <B>PATENTANSPRUCH</B> II Verwendung dhäs Eisenmetallkolbens nach Patent anspruch I in einem Verbrennungsmotor, dessen Treibstoff viel Schwefel enthält, dadurch gekennzeich net, dass ein Chrombelag auf derjenigen Seitenfläche der Nute vorgesehen ist, die beim Betrieb des Motors der grösseren Druckbeanspruchung unterworfen ist. <B> 7. </B> Iron metal piston according to claim <B> 1, </B> characterized in that the thickness of the hard coating on the inner end part of the groove is reduced, so that the formation of bones, caused by normal wear and tear of the Hard surface, is prevented. <B> PATENT CLAIM </B> II Use of iron metal piston according to patent claim I in an internal combustion engine whose fuel contains a lot of sulfur, characterized in that a chrome coating is provided on that side surface of the groove that is subjected to the greater pressure load when the engine is operating is. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>8.</B> Verwendung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Ring aus Gusseisen oder Stahl besteht. <B>9.</B> Verwendung nach Patentanspruch II in einem Verbrennungsmotor mit verchromter Zylinderboh rung, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Kante des Chrombelages in der Nute abgeschrägt ist, damit ,sich die Chrombeläge der Nute und der Zylinderboh rung nicht berühren. <B>10.</B> Verwendung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Ring aus -einer Chromnickel- legierung besteht. <B> SUBClaims </B> <B> 8. </B> Use according to patent claim <B> 11 </B> characterized in that the ring is made of cast iron or steel. <B> 9. </B> Use according to claim II in an internal combustion engine with a chrome-plated cylinder bore, characterized in that the outer edge of the chrome coating in the groove is beveled so that the chrome coatings of the groove and the cylinder bore do not touch. <B> 10. </B> Use according to patent claim <B> 11 </B>, characterized in that the ring consists of a chromium-nickel alloy. <B>11.</B> Verwendung nach Patentanspruch II, dadurch aekennzeichnet, dass der Ring aus einer Chromeisen- t' legierung besteht. <B> 11. </B> Use according to patent claim II, characterized in that the ring consists of a chrome iron alloy.
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