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Kolbendichtung für Kolbenmaschinen Bei Kolbenmaschinen mit seitlich
am Zylinder angebrachten Spül- bzw. Auspuffschlitzen besteht die Gefahr, daß die
Enden der Kolbenringe in den Bereich der Schlitze zu liegen kommen und durch Eigenspannung
oder Gasdruck hinter den Ringen, in die Schlitze gedrückt und beschädigt werden.
Dabei läßt es sich nicht vermeiden, daß auch Ringe, deren Enden beim Einbau der
Kolben derart gerichtet wurden, daß sie auf dem Steg zwischen zwei Schlitzen gleiten,
infolge der seitlichen Kolbenbewegungen wandern, so daß mit der Zeit die Enden in
den Bereich der Schlitze gelangen.
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Man hat deshalb versucht, das Wandern der Ringe durch verschiedene
Vorrichtungen zu verhindern. So hat man beispielsweise in den Ringnuten Stifte und
an irgendeiner Stelle im Kolbenring eine entsprechende Ausnehmung angebracht, meistens
in der Nähe des Schlosses. Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen diametral
gegenüber dem Schloß am Ring ein Arretiernocken vorhanden ist, welcher in eine entsprechende
Verbreiterung der Nute eingreift.
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Bei seitlichen Kolbenbewegungen wird ein nicht festgelegter Kolbenring
nicht mitgenommen; er führt vielmehr nur eine relative Bewegung zum Kolben aus.
Ist jedoch eine Festlegungseinrichtung vorhanden, z. B. ein Feststellnocken, der
am Ring diametral gegenüber dem Ringschloß angeordnet ist und in eine entsprechende
Verbreiterung der Ringnut eingreift, und erfolgt die Kolbenbewegung senkrecht zu
dem durch die Festlegungseinrichtung gezogenen Durchmesser, so wird der Kolbenring
an der Festlegestelle vom Kolben mitgenommen und gegen die Zylinderwand gedrückt.
Dabei versucht der Kolbenring durch eine Verschiebung in Umfangsrichtung auszuweichen.
Dies ist jedoch in den
meisten Fällen infolge der durch den hohen
Anpreßdruck hervorgerufenen Reibung nicht möglich, so daß starke Gegenkräfte am
Feststellnocken hervorgerufen werden, die häufig Beschädigungen oder gar Zerstörungen
zur Folge haben. Beispielsweise kann die Verbreiterung der Nut ausgeschlagen oder
der Nocken abgeschert werden.
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Es sind deshalb Kolbenringe vorgeschlagen worden, bei welchen an jedem
Ringende auf der Innenseite ein Feststellnocken angeordnet ist, die beide in eine
entsprechende, vorzugsweise gemeinsame Vertiefung der Kolbenringnute eingreifen.
Dadurch werden die Kolbenringe durch seitliche Bewegungen des Kolbens, die senkrecht
zu dem durch die Festlegungseinrichtung gezogenen Durchmesser erfolgen, nicht mehr
an die Zylinderwand gedrückt, sondern lediglich die Ringenden vom Kolben mitgenommen
und dadurrch von der Zylinderwand abgelöst. Die Anordnung des Feststellnockens auf
der inneren Ringseite hat verschiedene Nachteile.
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Bei der Montage dieser Kolbenringe müssen dieselben bedeutend mehr
ausgespannt werden, als dies bei gewöhnlichen Ringen der Fall ist, wodürch die Bruchgefahr
beim Montieren erhöht und außerdem das Verhalten der Ringe im Betrieb unter Umständen
ungünstig beeinflußt werden kann. Ebenso ist die Herstellung solcher Ringe umständlich,
indem die Innenseite wegen der Anordnung der Feststellnocken nicht auf einfache
Weise bearbeitet werden kann.
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Die Erfindung betrifft eine Kolbendichtung für Kolbenmaschinen, insbesondere
Brennkraftmaschinen, bei welcher an jedem Ende mindestens eines Kolbenringes ein
Feststellnocken und am Kolben für die beiden Nocken eines Ringes eine Feststellnut
angeordnet ist und besteht darin, daß die Feststellnocken auf einer Kolbenringstirnseite
angeordnet sind. Dadurch können die Nachteile bei der Montage und der Bearbeitung
behoben werden.
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Das Ringschloß kann vorzugsweise als gasdichtes Schloß ausgeführt
und die Feststellnocken können zur Verstärkung desselben herangezogen sein. Hierfür
sind die Feststellnocken, welche gemäß der Erfindung auf einer Stirnseite des Kolbenringes
angeordnet sind, wesentlich wirksamer als Feststellnocken; die z. B. auf der inneren
Ringseite angeordnet sind. Denn die am Ring angreifenden Kräfte, -gegen welche das
Ringschloß verstärkt werden soll, wirken ja in der Hauptsache in axialer Richtung,
d. h. in Richtung der Kolbenachse.
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Hierbei kann die Anordnung so gewählt werden, daß das eine Ringende
auf der Außenseite eine rechteckige Ausnehmung zurr Aufnahme eines entsprechenden
rechteckigen Lappens des anderen Ringendes besitzt und daß die beiden Ringenden
sich auch dann noch überlappen, wenn die beiden Feststellnocken nach erfolgter Abnutzung
des Kolbenringes an den beiden Enden der Feststellnut anliegen.
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Die Zeichnung zeigt bekannte Kolbenringe sowie ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Kolbenring-Festlegungseinrichtung. Fig. i stellt einen Kolbenring
mit bisher üblichen, Fig. 2 einen Kolbenring mit erfindumgsgemäßeri Festlegungsmitteln
dar; Fig. 3 und 3 a zeigen ein gasdichtes Schloß, dessen Querschnitt nicht größer
ist als der Querschnitt des Ringes am übrigen Umfang; Fig. 4 ist ein Schnitt längs
der Linie B-B der Fig. 5 ; Fig. 5 veranschaulicht eine Ansieht einer erfindungsgemäßen
Festlegungseinrichtung von außen; Fig. 6 gibt eine Ansicht der gleichen Festlegungseinrichtung
von oben wieder.
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Der bekannte Kolbenring (Fig. i) ist an der der Schloßstelle diametral
gegenüberliegenden Stelle i gegen Verdrehen gesichert. Bei Seitenbewegung des Kolbens
in Pfeilrichtung wird deshalb diese Stelle mitgenommen. Da der Ring jedoch an der
Zylinderwand anliegt, ist ein Ausweichen nur dadurch möglich, daß der Ring, in Umfangsrichtung
auf der Zylinderwand gleitet. Ist dies infolge zu hohen Anpreßdruckes und dadurch
hervorgerufener Reibung nicht möglich, so wird die Festlegevorrichtung unfehlbar
zerstört.
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Der in Fig. 2 dargestellte Kolbenring weist dagegen an jedem Ende
4 bzw. 5 einen Nocken. 2 bzw. 3 auf (Fig. 5 und 6). Liegt bei Beginn einer Bewegung
des Kolbens nach links der Nocken 3 am rechten Ende der Feststellmut 6 an (Fig.
5 und 6), so wird der Nocken 3 und damit das Ringende 5 vom Kolben mitgenommen und
nähert sich dadurrch dem Nocken :2 bzw. dem_ Ringende 4. Dabei wird lediglich das
Ringende 5 etwas von der Zylinderwand losgelöst, während der übrige größte Teil
des Ringes an Ort und Stelle bleibt. Damit die beiden Nocken bzw. Ringenden nicht
aufeinander aucfstoßen, wird das Spiel 7 größer gemacht als das Spiel zwischen Kolben
und Zylinderwandung. Aus den Fig. 4 bis 6 ist zu entnehmen, daß das Ringende 4 auf
der -Außenseite eine im Querschnitt rechteckige Aüsnehrnung besitzt, in die ein
entsprechender rechteckiger Lappen des Ringendes 5 greift.
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Die beiden Feststellnocken eines Ringes werden zweckmäßig auf der
gleichen Ringstirnseite angeordnet, wobei am Kolben vorteilhaft eine gemeinsame
Feststellnut vorgesehen ist. Es kann aber auch für jeden Feststellnocken eine besondere
Feststellnut angeordnet sein und beispielsweise der eine der Nocken auf der oberen;
der andere Nocken auf der unteren Ringstirnseite angeordnet werden, oder es können
beide Feststellnocken auf der gleichen Seite angeordnet und für jeden Nöcken eine
eigene Feststellnut vorgesehen werden, so daß zwei nebeneinanderliegende Feststellnuten
vorhanden wären. Diese letztere Ausführung eignet sich jedoch nur für Kolbenringe
ohne gasdichtes Schloß.
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Beim Vergleich der Fig. 3 a und 4 springt die wesentliche Vergrößerung
des Querschnittes im Schloß beim erfindungsgemäßen Ring gegenüber demjenigen beim
Ring in üblicher Ausführung und gleicher axialer Ringhöhe d in die Augen.
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Bei zunehmender Abnutzung des Kolbenringes und des Zylinders öffnet
sich das Schloß immer
mehr. Es ist nun auf einfache Weise möglich,
zu verhindern, daß das Schloß infolge dieser Abnutzung sich so weit öffnet, daß
es nicht mehr gasdicht ist. Dies erfolgt gemäß der Zeichnung dadurch, daß die Länge
der Feststellnut 6 so bemessen wird, daß beim Anschlag des Nockens 2 am linken und
des Nockens 3 am rechten Ende der Feststellnut die Ringenden sich gerade noch überdecken
(in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet).
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Um zu verhindern, daß die Ringenden, soweit sie im Bereich der Feststellnut
liegen, in axialer Richtung federn, wodurch die Beschädigungsgefahr erhöht würde,
wird die Feststellnut derart ausgeführt, daß das axiale Spiel 9 der in dieser Nut
liegenden Ringenden höchstens gleich groß ist wie das axiale Spiel io des Kolbenringes
am übrigen Umfang.
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Wie in Fig.6 beispielsweise dargestellt, kann das Schloß vorteilhafterweise
derart am Kolben angebracht werden, daß es auf einem Steg 8 zwischen den Schlitzen
in der Zylinderwand gleitet.