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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie einen Kolben für eine derartige Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere einen Zweitakt-Großdieselmotor, der als Begrenzung eines Arbeitsraums in einer zugeordneten Zylinderbüchse angeordnet ist, wobei der Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderbüchse durch ein Kolbenringpaket mit mehreren, hintereinander angeordneten, in jeweils einer zugeordneten Kolbenringnut des Kolbens angeordneten Kolbenringen abgedeckt ist, die durch vom Arbeitsraum kommendes Gas beaufschlagbar sind.
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Bei in der Praxis gebräuchlichen Anordnungen dieser Art ist an allen Kolbenringen eine Gasleckage vorgesehen. Hierzu finden oft geschlitzte Kolbenringe Verwendung, deren Enden unter Bildung eines von oben nach unten durchgehenden Schlitzes voneinander beabstandet sind, der einen Strömungsweg für Leckagegas bildet. Der Querschnitt dieses Schlitzes wird jedoch mit zunehmender Aufweitung des zugehörigen Kolbenrings, das heißt mit zunehmendem Verschleiß, immer größer.
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Aus der
EP 0742 875 B1 ist ein Kolben eingangs erwähnter Art bekannt, wobei zumindest der oberste Kolbenring als gasdichter Kolbenring ausgebildet ist, der mit umfangsseitigen Nuten zur Ermöglichung einer kontrollierten Leckage versehen ist. Es ist auch erwähnt, dass mehrere oder alle Kolbenringe des Kolbenringpakets als gasdichte Kolbenringe mit umfangsseitigen Nuten zur Ermöglichung einer kontrollierten Leckage ausgebildet sein können. In jedem Fall ist daher an jedem Kolbenring des Kolbenringpakets eine Leckage möglich, so dass es zu einer mehr oder minder starken Leckageströmung von aus dem Arbeitsraum entweichendem Gas und damit zu einem hierdurch verursachten Leistungsverlust kommt. Erfahrungsgemäß ist bei Anordnungen vorstehend genannter Art auch mit einer sehr unterschiedlichen Lebensdauer der verschiedenen Kolbenringe des Kolbenringpakets zu rechnen, was einen hohen Instandhaltungsaufwand bedeutet.
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Die
JP 58167850A zeigt einen Kolben, bei dem alle Kolbenringe als gasdichte Kolbenringe ausgebildet sind, wobei die diesen zugeordneten, übereinander angeordneten Kolbenringnuten durch kolbenseitig vorgesehene, als Bohrungen etc. ausgebildete Strömungswege zur Ermöglichung einer kontrollierten Leckage miteinander verbunden sind, die hierbei am untersten Kolbenring gestoppt wird. Dieser wird dadurch jedoch bei jedem Arbeitstakt vergleichsweise stark belastet und unterliegt daher einem schnelleren Verschleiß als die darüberliegenden Kolbenringe.
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Es sind auch bereits Kolbenanordnungen bekannt, bei denen einem der Kolbenringe ein Expansionsraum vorgeordnet ist. So zeigt die
US 2 187 724 A einen Kolben mit einem Kolbenringpaket mit drei geschlitzten Kolbenringen, wobei zwischen dem vorletzten und dem letzten Kolbenring eine Leernut vorgesehen ist, die als Expansionsraum fungieren kann. Ähnliche Anordnungen ergeben sich aus der
US 3 177 861 A und
US 4 282 837 A . In jedem dieser Fälle ist der unterste Kolbenring als geschlitzter Kolbenring mit durch den Schlitz gebildeter Leckagemöglichkeit ausgebildet, so dass die Wirkung der vorgeordneten Leernut als Expansionsraum kaum zum Tragen kommt.
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Dasselbe ergibt sich auch bei der aus der
GB 567 825 A entnehmbaren Anordnung. Hierbei handelt es sich um ein Kolbenringpaket mit zwei im Bereich der Kolbenkrone vorgesehenen Kolbenringen üblicher Bauart und einem im Bereich des unteren Endes des Kolbenhemds vorgesehenen Abstreifring, dem eine Leernut vorgeordnet ist. Von der dem Abstreifring zugeordneten Ringnut des Kolbens geht ein Kanal nach innen ab, der einen Leckageweg bildet.
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Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs erwähnten Stand der Technik mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass eine möglichst ausgeglichene Standzeit aller Kolbenringe erreichbar ist und Leistungsverluste minimiert werden.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit einem Kolben eingangs erwähnter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass nur der am weitesten vom Arbeitsraum entfernte Kolbenring als gasdichter Kolbenring ohne Leckagemöglichkeit ausgebildet ist, dass jedem weiteren, näher beim Arbeitsraum positionierten Kolbenring Mittel für eine kontrollierte Leckage von vom Arbeitsraum kommendem Gas zugeordnet sind und dass zwischen wenigstens zwei hintereinander angeordneten Kolbenringen wenigstens ein Expansionsraum für eine zusätzliche Expansion von ankommendem Leckagegas vorgesehen ist, wozu das Expansionsraum-Aufnahmevolumen das Volumen eines von zwei ohne zusätzliches Expansionsvolumen hintereinander angeordneten Kolbenringen begrenzten Ringraums übersteigt. Die verfahrensmäßige Lösung ist im Anspruch 17 angegeben.
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Mit diesen Maßnahmen werden die Nachteile der bekannten Anordnungen zuverlässig vermieden. Der erfindungsgemäß vorgesehene Expansionsraum ermöglicht eine Expansion des ankommenden Leckagegases über das übliche Maß hinaus, d. h. über das bei den bekannten Anordnungen, bei denen in den von jeweils zwei Kolbenringen begrenzten Ringräumen ebenfalls eine Expansion stattfindet, mögliche Maß hinaus und fungiert daher in vorteilhafter Weise als Dämpfungs- und Verzögerungseinrichtung, durch welche die wirksame Druckbelastung des gasdichten Kolbenrings während jedes Arbeitshubs des Kolbens gedämpft und verzögert wird. Damit lässt sich in vorteilhafter Weise eine optimale Verteilung des vom Kolbenringpaket aufzunehmenden Verbrennungsdrucks auf alle Kolbenringe sowie auf einen längeren Hubbereich erreichen, was günstig für die Erzielung ausgeglichener Standzeiten aller Kolbenringe ist und eine gute Nutzung der zur Verfügung stehenden Energie ergibt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen bieten zudem die vorteilhafte Möglichkeit, die Anzahl der Kolbenringe des Kolbenringpakets gegenüber den bekannten Anordnungen zu reduzieren, was nicht nur zu einer Verringerung der Reibungsverluste, sondern auch zu einer Reduzierung der dynamischen Kräfte und damit gegenüber den bekannten Anordnungen zu einem nicht unbeträchtlichen Leistungsgewinn führt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin zu sehen, dass ein erfindungsgemäßer Kolben anhand seines Expansionsraums auch leicht identifizierbar ist und dass der kolbenseitig vorgesehene Expansionsraum beispielsweise im Bereich der Spülschlitze der Zylinderbüchse auch leicht inspizierbar ist, was die Wartung erleichtert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angeben.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass zumindest dem gasdichten Kolbenring wenigstens ein Expansionsraum unmittelbar vorgeordnet ist. Diese Maßnahme erweist sich als besonders zweckmäßig, da am untersten, gasdichten Kolbenring eine Dämpfung und Verzögerung der auftreffenden Belastung besonders wichtig ist, da hier keine weitere Leckage stattfindet.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass als Expansionsraum wenigstens eine kolbenseitige Ausnehmung vorgesehen ist. Hierbei ergeben sich in vorteilhafter Weise hinsichtlich der Dimensionierung des Volumens des Expansionsraums große konstruktive Freiheiten. Zudem ist davon auszugehen, dass das Volumen des als kolbenseitige Ausnehmung ausgebildeten Expansionsraums während des Betriebs im Wesentlichen konstant bleibt. Aus der Weite des Spalts zwischen Kolben und Zylinderbüchse sowie aus der Verformung der Zylinderbüchse im Betrieb folgende Beschränkungen sind hier daher nicht zu befürchten.
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Zweckmäßig kann die als Expansionsraum fungierende, kolbenseitige Ausnehmung nutförmig umlaufend ausgebildet sein. Dies ermöglicht nicht nur eine einfache Herstellung, sondern ergibt in vorteilhafter Weise auch eine gleichmäßige Wirkung auf dem gesamten Kolbenumfang.
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In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmevolumen jedes zwischen zwei Kolbenringen vorgesehen Expansionsraums zumindest dem Volumen einer Kolbenringnut entspricht, vorzugsweise etwas darüber hinausgeht. Aufgrund der genannten Maßnahmen ist es in vorteilhafter Weise möglich, ein Kolbenringpaket mit weniger Kolbenringen als Kolbenringnuten vorgesehen sind zu verwenden und eine Kolbenringnut einfach nicht mit einem Kolbenring zu besetzen. Diese Nut benötigt dann natürlich nicht die bei Kolbenringnuten in der Regel vorgesehene Panzerung und kann daher auch vom Querschnitt her etwas abweichen. Zu den vorstehenden Vorteilen hinzu ergibt sich hierbei auch eine sehr kompakte Anordnung. Die Reduzierung der Kolbenringe führt, wie oben schon erwähnt wurde, zu einer Reduzierung der Reibung und damit der hierdurch verursachten Leistungsverluste. Die vorstehend erwähnte Leernut führt in vorteilhafter Weise auch zu einem vergleichsweise großen Abstand der dieser benachbarten Kolbenringe, was zu einer Vergrößerung des Volumens des Expansionsraums beträgt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
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1 einen Vertikalschnitt durch den oberen Bereich eines Zylinder-Kolbenaggregats einer Hubkolben-Brennkraftmaschine,
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2 eine perspektivische Ansicht eines gasdichten Kolbenrings,
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3 eine Abwicklung eines gasdichten Kolbenrings mit umfangsseitigen Leckagenuten und
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4 einen Schnitt durch einen Kolbenring der der 3 zugrundeliegenden Art im eingebauten Zustand.
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Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind als Großmotoren ausgebildete Hubkolbenbrennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren, wie sie beispielsweise für maritime Antriebe Verwendung finden. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Anordnungen sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegendem Zusammenhang keiner weiteren Erläuterung mehr.
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Das der 1 zugrundeliegende Zylinder-Kolbenaggregat gehört zu einem Zweitakt-Großdieselmotor. Das dargestellte Zylinder-Kolbenaggregat besteht aus einem Zylinder 1 und einem in diesem aufgenommenen Kolben 2. Der Zylinder 1 enthält eine umlaufende Zylinderbüchse 3 und einen hierauf aufgenommenen Zylinderdeckel 4. Im Zylinder 1 ist ein Arbeitsraum 5 vorgesehen, dessen untere Begrenzung durch den in der Zylinderbüchse 3 geführten, auf- und abbewegbaren Kolben 2 gebildet wird. Der Arbeitsraum 5 wird im Betrieb über hier nicht näher dargestellte, im unteren Bereich der Zylinderbüchse 3 vorgesehene Einlassschlitze mit einer im Wesentlichen aus Luft bestehenden Gasfüllung und über eine ebenfalls nicht näher dargestellte, in der Regel im Bereich des Zylinderdeckels 4 vorgesehene Einspritzeinrichtung mit Brennstoff beaufschlagt. Bei Großmotoren hier vorliegender Art ist der Kolben 2 über eine hier nicht näher dargestellte Kolbenstange mit einem Kreuzkopf verbunden, der über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle des Motors zusammenwirkt.
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Um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Motors zu ermöglichen, das heißt ein starkes Entweichen von Brenngas aus dem Arbeitsraum 5 in die unterhalb des Kolbens 2 vorgesehene Spülgasbox zu vermeiden, sind auf dem Kolben 2 aufgenommene, an der Zylinderbüchse 3 streifende, in Bewegungsrichtung des Kolbens hintereinander angeordnete Kolbenringe 6, 7, 8 vorgesehen. Diese bilden zusammen ein sogenanntes Kolbenringpaket 9, das im dargestellten Beispiel drei in Bewegungsrichtung des Kolbens 2 hintereinander angeordnete Kolbenringe 6, 7, 8 enthält. Auch mehr oder weniger bis wenigstens zwei Kolbenringe wären denkbar. Jeder Kolbenring 6, 7, 8 ist in einer zugeordneten Kolbenringnut 10, 11, 12 des Kolbens 2 aufgenommen. Dieser besitzt im dargestellten Beispiel drei den drei Kolbenringen 6, 7, 8 zugeordnete, umlaufende Kolbenringnuten 10, 11, 12. Die Kolbenringe des Kolbenringpakets 9 decken mit ihrem radial äußeren Umfangsbereich den Spalt 13 zwischen dem äußeren Umfang des Kolbens 2 und dem inneren Umfang der Zylinderbüchse 3 ab und bilden dementsprechend eine Abdichtung des Arbeitsraums 5 nach unten.
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Die Kolbenringe 6, 7, 8 müssen zur Montage auf dem Kolben 2 sowie zur Bewerkstelligung einer zuverlässigen Anlage an der Zylinderbüchse 3 in radialer Richtung aufgeweitet werden. Hierzu besitzen die umlaufenden Kolbenringe gegeneinander bewegliche Enden. Diese können dabei so ausgebildet sein, dass sie einen von oben nach unten durchgehenden Schlitz begrenzen, über den eine Leckage von aus dem Arbeitsraum 5 kommendem Gas stattfinden kann. Eine andere Art mit einer umlaufend geschlossenen, schlitzlosen Bauweise ist in 2 angedeutet. Der der 2 zugrundeliegende Kolbenring besitzt nach Art von Nut und Feder ineinander eingreifende Endbereiche. Ein Endbereich, in 2 links, ist dabei mit einer nach radial außen und unten offenen, kammerförmigen Ausnehmung 14 versehen. Der andere Endbereich, in 2 rechts, ist mit einem in Umfangsrichtung vorspringenden Finger 15 versehen, der querschnittsmäßig an den Querschnitt der Ausnehmung 14 angepasst ist und in diese eingreift. Die gegenseitige Eingriffslänge von Ausnehmung 14 und Finger 15 ist dabei so bemessen, dass auch im Falle einer Aufweitung des Kolbenrings in Folge von Verschleiß der gegenseitige Eingriff nie ganz aufgehoben wird.
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Das Kolbenringpaket 9 gemäß 1 ist so aufgebaut, dass der unterste, das heißt der am weitesten vom Arbeitsraum 5 entfernte Kolbenring 8 den Spalt 13 gasdicht verschließt. Dieser unterste Kolbenring 8 ist daher als gasdichter Kolbenring entsprechend 2 ausgebildet. Den beiden vorgeordneten Kolbenringen 6, 7 sind demgegenüber Mittel für eine kontrollierte Leckage von vom Arbeitsraum 5 kommendem Gas zugeordnet. Dabei kann es sich um Schlitze der oben erwähnten Art handeln oder auch um andere Mittel, wie die Kolbenringnuten 10, 11, 12 miteinander verbindende, kolbenseitig vorgesehene Strömungskanäle inform von Bohrungen etc. oder um kolbenringseitige Ausnehmungen oder dergleichen handeln. In jedem Fall werden sich Strömungswege ergeben, über welche die dem ersten, das heißt dem am nächsten beim Arbeitsraum 5 positionierten Kolbenring 6 nachgeordneten Kolbenringe 7, 8 mit vom Arbeitsraum 5 kommendem Gas beaufschlagbar sind. Die Kolbenringe 6, 7, 8 sind zweckmäßig etwa niedriger als die zugehörigen Kolbenringnuten 10, 11, 12 so dass sich vom Spalt 13 zum radial inneren Bereich der Kolbenringnuten 10, 11, 12 führende Strömungswege ergeben und dementsprechend die Kolbenringe 6, 7, 8 im Bereich ihres radial inneren Umfangs zur Bewerkstelligung einer Aufweitung mit vom Arbeitsraum 5 kommendem Gas beaufschlagt werden.
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Im dargestellten Beispiel sind die beiden oberen Kolbenringe 6, 7, an denen eine Gasleckage stattfinden soll, ebenfalls nach Art eines gasdichten Kolbenrings ausgebildet, der jedoch zur Ermöglichung einer kontrollierten Leckage mit wenigstens einer, vorzugsweise mehreren, umfangsseitigen Nuten 16 versshen ist. Im dargestellten Beispiel sollen die Kolbenringe 6, 7, wie aus 3 erkennbar ist, mehrere, hier vier über den Umfang verteilte, umfangsseitige Nuten 16 aufweisen. Diese sind zweckmäßig schräg zur Ringebene angeordnet, was eine Drehbewegung der zugeordneten Kolbenringe begünstigt. Die Tiefe t der umfangsseitigen Nuten 16 ist, wie am besten aus 4 ersichtlich ist, größer als die Weite b des Spalts 13. Der im Betrieb wirksame Durchlassquerschnitt der Nuten 16 entspricht dabei dem vom Kolben 2 nicht abgedeckten, das heißt über den Außenumfang des Kolbens 2 vorstehenden Nutbereich, so dass sich ein Strömungsquerschnitt ergibt, dessen Fläche sich aus der Spaltbreite b × der in 3 angedeuteten Breite c der Nuten 16 ergibt. Da die Tiefe t der Nuten 16 größer als die Spaltbreite b ist, wird der genannte Querschnitt auch im Falle eines Verschleißes des betreffenden Kolbenrings 6 bzw. 7 nicht verändert. Zweckmäßig ist die Tiefe t größer als die Spaltbreite b zuzüglich der während der ins Auge gefassten Lebensdauer der Kolbenringe zugelassenen Verschleißdicke des ugeordneten Kolbenrings, so dass der genannte Durchflussquerschnitt während der gesamten Lebensdauer vorhanden ist. Die umfangsseitigen Nuten 16 ermöglichen eine enge Bemessung einer kontrollierten Leckage an den Kolbenringen 6, 7 auf niedrigem Niveau.
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Das die durch die Nuten 16 gebildeten Strömungswege durchströmende Leckgas gelangt jeweils in einen durch zwei Kolbenringe begrenzten Ringraum, wo eine Entspannung stattfinden kann. Da die Weite des Spalts 13 jedoch vergleichsweise gering ist ist diese Entspannung ohne zusätzliche Maßnahmen auch sehr gering. Um den gasdichten, unteren Kolbenring 8 zu entlasten, ist daher im Bereich oberhalb dieses Kolbenrings 8 ein Expansionsraum 17 d. h. eine Vergrößerung des freien Raums bzw. Volumens gegenüber dem ohne diese Vergrößerung vorhandenen freien Raum bzw. Volumen vorgesehen. Der Expansionsraum 17 bietet für das Leckgas eine zusätzliche Entspannungsmöglichkeit, das heißt eine größere Entspannungsmöglichkeit, als sie in einem Ringraum zwischen zwei regulär angeordneten, das heißt nach Art der Kolbenringe 6, 7 angeordneten oder wie bei den eingangs erwähnten bekannten Anordnungen angeordneten Kolbenringen begrenzten Ringraum der bei 18 angedeuteten Art möglich wäre.
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Im Beispiel gemäß 1 ist der Expansionsraum 17 dem gasdichten Kolbenring 8 unmittelbar vorgeordnet, so dass sich eine direkte Wirkverbindung ergibt. Die im Expansionsraum 17 mögliche Entspannung des ankommenden Gases führt zu einer Reduzierung des auf den unteren Kolbenring 8 wirkenden Gasdrucks sowie zu einer Verzögerung dieser Belastung, die dementsprechend erst mit zeitlichem Abstand zu der Belastung des vorgeordneten Kolbenrings 7 erfolgt. Dies ermöglicht eine gute Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Energie über einen vergleichsweise langen Bereich des Kolbenhubs. Zudem ist davon auszugehen, dass beim Auftreten der maximalen Belastung des unteren, gasdichten Kolbenrings 8 im Kontaktbereich mit der Zylinderbüchse 3 bereits ein Schmierfilm aufgebaut ist.
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Das Volumen des Expansionsraums 17 ist, wie vorstehend schon angedeutet wurde, größer als das Volumen des Ringraums 18 zwischen den zwei oberen Kolbenringen 6, 7, oder zwischen den Kolbenringen der bekannten Anordnungen, wo kein Expansionsraum für eine zusätzliche Expansion des ankommenden Gases vorgesehen ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird der Expansionsraum 17 durch eine kolbenseitige Ausnehmung gebildet. Dabei kann es sich beispielsweise um radiale Bohrungen etc. handeln. Zweckmäßig ist jedoch, wie im dargestellten Beispiel, eine umlaufende Nut zur Bildung des Expansionsraums 17 vorgesehen. Diese kann, wie in 1 mit durchgezogenen Linien angedeutet ist, eine ähnliche Konfiguration wie eine Kolbenringnut aufweisen. Es wären jedoch auch andere Querschnitte denkbar, wie in 1 durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist.
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Um die Tragfähigkeit des den oberhalb des Expansionsraums 17 positionierten Kolbenring 7 abstützenden Bereichs des Kolbens 2 durch den Expansionsraum 17 nicht zu gefährden, ist der Abstand zwischen der dem unteren Kolbenring 8 zugeordneten Kolbenringnut 12, welcher der Expansionsraum 17 vorgeordnet ist, und der benachbarten, dem zweiten Kolbenring 7 zugeordneten Kolbenringnut 11 gegenüber dem normalen Nutabstand zwischen den den ersten und zweiten Kolbenringen 6, 7 zugeordneten Kolbenringnuten 10, 11 vergrößert. Hierdurch ergibt sich auch eine Vergrößerung des durch die Kolbenringe 7, 8 begrenzten Ringraums, was zu einer Vergrößerung des freien Raums und damit zu einer Vergrößerung des Expansionsraums 17 führt. In manchen Fällen reicht unter Umständen ein derart vergrößerter Ringraum bereits zur Bildung eines Expansionsraums für eine zusätzliche Expansion aus, so dass auf eine zusätzliche kolbenseitige Ausnehmung verzichtet werden kann. In der Regel ist jedoch die erwünschte zusätzliche Expansion ohne kolbenseitige Ausnehmung nicht im erwünschten Maße erreichbar.
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Das benötigte Volumen des Expansionsraums 17 wird auf die zu erwartende Leckage im Bereich des vorgeordneten Kolbenrings, hier des Kolbenrings 7, abgestimmt. Im Falle einer schwachen Leckage kann das Volumen des Expansionsraums 17 ein bis zweimal so groß wie das Volumen einer normalen Kolbenringnut sein. Bei starker Leckage ist ein größeres Volumen von beispielsweise dem 2–3fachen des Volumens einer Kolbenringnut denkbar. Dem dargestellten Beispiel liegt ein Fall mit schwacher Leckage zugrunde. Der Expansionsraum 17 kann daher nach Art einer Kolbenringnut ausgebildet sein. Für die Kombination von Kolben und Kolbenringpaket kann dabei gelten, dass für eine bestimmte Anzahl von Kolbenringen eine um eine Nut größere Anzahl von Kolbenringnuten vorgesehen sein soll. So kann im dargestellten Beispiel für das Kolbenringpaket 9 mit lediglich drei Kolbenringen (ein gasdichter Kolbenring 8 und zwei Kolbenringe 6, 7 mit kontrollierter Leckage) ein Kolben 2 mit vier Kolbenringnuten Verwendung finden, wobei eine Kolbenringnut, nämlich die dritte von oben leer bleibt und nicht mit einem Kolbenring versehen wird. Diese Kolbenringnut benötigt daher auch nicht die übliche Panzerung etc.. Auch eine andere Anzahl von Kolbenringen wäre natürlich denkbar. In einem einfachen Fall könnte auch ein Kolbenringpaket 9 mit nur zwei Kolbenringen vorgesehen sein, nämlich einem unteren, den Spalt 13 gasdicht verschließenden Kolbenring und einem oberen, eine kontrollierte Leckage ermöglichenden Kolbenring und einem zwischen diesen Kolbenringen angeordneten Expansionsraum 17.
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Die in dem dem gasdichten Kolbenring 8 vorgeordneten Expansionsraum 17 mögliche, zusätzliche Expansion des ankommenden Gases führt, wie schon angedeutet wurde, zu einer spürbaren Entlastung des unteren, gasdichten Kolbenrings 8, was sich vorteilhaft auf dessen Standzeit auswirkt. Die vorgeordneten Kolbenringe 6, 7 werden aufgrund der hier zugelassenen, kontrollierten Leckage entlastet. Diese kann so gestaltet werden, dass die Lebensdauer aller Kolbenringe 6, 7, 8 des Kolbenringpakets 9 etwa gleich ist. Hierzu kann die zugelassene, kontrollierte Leckage an den Kolbenringen 6, 7 individuell bemessen werden, z. B. durch entsprechende Bemessung der Anzahl und/oder Breite der als Strömungswege für die kontrollierte Leckage vorgesehenen Nuten 16. So kann der Gesamtquerschnitt der Nuten 16 der oberen Kolbenringe 6, 7 beispielsweise verschieden sein, z. B. so, dass sich eine Abstufung nach unten ergibt, etwa derart, das der erste Kolbenring 6 einen größeren Strömungsquerschnitt für die kontrollierte Leckage aufweist als der zweite, dem gasdichten Kolbenring 8 vorgeordnete Kolbenring 7. Denkbar wäre auch, im Bereich zwischen den Kolbenringen 6, 7 mit kontrollierter Leckage ebenfalls eine Möglichkeit für eine zusätzliche Expansion des ankommenden Gases vorzusehen.
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Die obigen Ausführungen lassen erkennen, dass die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist.
