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Kolbenring-Spannfeder
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einer ringförmigenKolbennutNutenflanken aus. Eine Verminderung der Axial-Trägheitskräfte ist daher äusserst wichtig, umsomehr als diese Trägheitskräfte bei kleinen Unebenheiten der Feder oder der Nutenflauken auch Torsionsschwingungen der Feder anregen können, u. zw. umso leichter, je grösser die radialen Dimensionen, der Feder sind.
Diese radialen Dimensionen sind bei der bisherigen, wellenförmig gebogenen Feder, wie schon oben erwähnt, ebenfalls grösser als bei der neuen Feder.
Die Spannfeder kann bei wachsendem Druck auf den Kolbenring die Form eines m. n-seitigen Polygons annehmen, das mit m. n-Ecken am Kolbenring anliegt. Die Seiten können sich aber auch nacheinander ganz an die innere Peripherie des Kolbenringes anschmiegen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn man die Seiten des Polygons ungleich lang macht.
Um zu erreichen, dass die Polygonseiten nach aussen, und nicht etwa nach innen ausknicken, ist es nicht unbedingt nötig, der Feder im ungespannten Zustand eine leicht konvexe Form zu geben. Denselben Effekt und darüber hinaus noch eine Erhöhung der Knickbelastung erzielt man auch, wenn man den Querschnitt der Feder nur örtlich oder über ihre ganze Länge bombiert oder V-förmig oder trapezförmig macht.
Dabei muss selbstverständlich die Bombierung nach der Innenseite vorragen, damit die Feder nach aussen ausknickt.
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er-ist eine der Fig. l ähnliche Ansicht, wobei aber die Spannfeder eine andere Lage gegenüber dem Stoss des Kolbenringes hat, Fig. 5 und 6 zeigen ein Spannfederschloss im Längs-und Querschnitt, Fig. 7 zeigt eine Ausfihrungsfonn mit Abstützung der Spannfeder auf dem Kolbenring.
Wie Fig. l zeigt, ist die Spannfeder 2 so in den Kolbenring 1 eingelegt, dass die beiden Enden 3 und 4 der Spannfeder aneinanderstossen und sich gegeneinander abstützen. Die Spannfeder 2, die hier als Federstahlband gezeichnet ist, kann auch mittels Federstahldraht (runder Querschnitt) erzeugt werden oder es kann ein gelochtes Stahlband verwendet werden. Merkmale der Spannfeder 2 sind ihre polygonale Form und das gegenseitige Abstützen der Spannfederenden 3 und 4. Die maximale Länge der Spannfeder 2 als Polygonzug ist geometrisch bestimmt durch den Innendurchmesser des Kolbenringes.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie die Spannfeder 2 beim gespannten, d. h. zusammengp-drückten Kolben-
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gedeuteten Nutengrund weder in der gespannten, noch in der entspannten Lage des Kolbenringes 1 berührt, d. h.. dass sie ein vom Kolbennutengrund unabhängiges Maschinenelement bildet.
Da im unbelasteten oder quasi unbelastetenzustand der Spannfeder die Endes der Federn 3 und 4 sich gegenseitig abstützen, wird beim Komprimieren des Kolbenringes 1 der Spannfederraum verkleinert. Die unveränderte Länge der Spannfeder muss ausweichen können und die Seiten 5 des Polygonzuges werden auf Knickung beansprucht. Wenn die Seiten 5, wie in Fig 3 dargestellt, gegenüber dem Kolbenring-Mittelpunkt ein wenig konvex gebogen sind, knicken sie unter der Knicklast beim Komprimieren des Kolbenringes mit Sicherheit nach aussen aus. Das n-fache Polygon deformiert sich zum 2n-fachen Polygon und es ergeben sich aus jeder Seite 5 die zwei Seiten 6 und 7. Die so entstandenen neuen Ecken stützen sich auch auf dem Kolbenring ab.
Anstatt ein 2n-faches Polygon zu erhalten, kann man auch ein 3n, 4n., usw., d. h. ein m. n-faches Polygon erhalten.
Diese Tatsache ist ein grosser Vorteil, denn je mehr Ecken der Spannfeder 2 den Kolbenring 1 tragen helfen, desto gleichmässiger dichtet der Kolbenring l gegenüber der Zylinderwand.
Wie ausFig. 1 ersichtlich, liegt eine Ecke der unbelasteten Spannfeder 2 in de : Kolbenringstossebene.
Die Spannfeder 2 kann aber auch so innerhalb des Kolbenringes 1 liegen, wie Fig. 4 zeigt. wo eine Polygonseite in derKo1benringstossebene liegt. Die nach Fig. 4 im Kolbenring 1 liegende Kolbenringfeder deformiert sich bei komprimiertem Kolbenring 1 wieder so, wie in Fig. 2 dargestellt.
Nach Fig. 5 und 6 sind die Spannfederenden 3 und 4 abgesetzt ausgebildet. Über diese abgesetzten Enden ist eine flache Hülse 14 geschoben, deren innere Form den Spannfederenden3 und 4 entspricht, und ein Schloss bildet.
Bei der Verwendung eines Drahtes als Spannfeder reduziert sich das Schloss auf ein Stück Rohr, in welches beide Spannfederenden gesteckt weiden.
Eine andere Abstützung der Spannfeder 19 ist in Fig. 7 dargestellt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, stützt sich dieselbe auf den Kolbenring 20 ab. Seitlich des Stossendes des Kolbenringes 20 werden zwei
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Einkerbungen 21,22 auf der Inneren Seite des Kolbenringes 20 eingefräst. Die so entstandenen Aussparungen sollen so ausgebildet sein, dass die Spannfeder 19 mit ihren Enden in denselben gefangen bleibt.
Bei Verwendung von flachem Federbandstahl zur Herstellung von Spannfedern hat es sich gezeigt, dass die Wirkung der Spannfeder wesentlich erhöht werden kann, wenn der rechteckige Querschnitt des Federbandstahles bombiert ist oder im wesentl1chenV- oder trapezförmig ist.
Insbesondere erhält man ein gleichmässig gutes Anschmiegen der Spannfeder am Kolbenring, wenn man das Bombieren bzw. V- oder trapezförmige Deformieren des Stahlbandes örtlich so festlegt, dass das Federstahlband an den Ecken des Ausgangspolygons eben ist und somit nur die Seiten des Ausgangspolygons bombiert oder V-bzw. trapezförmig sind. Die Schenkel der V-oder trapezförmigen Federquerschnitte können gerade oder selbst noch bombiert, oder auch durch eine Einknickung W-förmig ausgebildet sein.
Wenn die Bombierung nach innen vorragt, kann man das gewünschte Ausknicken der Polygonseiten nach aussen mit Sicherheit erreichen, auch wenn diese Polygonseiten im ungespannten Zustand der Feder gerade sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kolbenring-Spannfeder, die den Kolbennutengrund nicht berührt und deren Enden sich mindestens in der zusammengedrückten Lage des Kolbenringes aufeinander oder am Kolbenring abstützen, dadurch gekennzeichnet, dass sie im ungespannten Zustand die Form eines n-seltigenPolygons hat, dessen Seiten gerade oder nach aussen leicht konvex sind und dessen vorzugsweise leicht abgerundete Ecken am Kolbenring anliegen, und dass die die Polygonseiten bildenden Teile der Spannfeder bei zunehmendem, radial nach innen gerichtetem Druck auf den Kolbenring nach aussen ausknicken.
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Piston ring tension spring
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an annular piston groove. A reduction in the axial inertia forces is therefore extremely important, all the more as these inertia forces can also excite torsional vibrations of the spring in the case of small bumps in the spring or the groove flukes, and between the lighter, the larger the radial dimensions of the spring.
As already mentioned above, these radial dimensions are also larger in the previous, wave-shaped bent spring than in the new spring.
The tension spring can take the form of an m as the pressure on the piston ring increases. Assume n-sided polygons that start with m. n corners rests on the piston ring. However, the sides can also hug the inner periphery of the piston ring one after the other. This is especially the case when the sides of the polygon are made unequal in length.
To ensure that the polygon sides bend outwards and not inwards, for example, it is not absolutely necessary to give the spring a slightly convex shape in the unstressed state. The same effect and, moreover, an increase in the buckling load can also be achieved if the cross-section of the spring is cambered only locally or over its entire length or is made V-shaped or trapezoidal.
Of course, the crown must protrude to the inside so that the spring kinks outwards.
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It is a view similar to FIG. 1, but the tension spring has a different position compared to the joint of the piston ring, FIGS. 5 and 6 show a tension spring lock in longitudinal and cross section, FIG. 7 shows an embodiment with support for the tension spring the piston ring.
As FIG. 1 shows, the tension spring 2 is inserted into the piston ring 1 in such a way that the two ends 3 and 4 of the tension spring abut and support one another. The tension spring 2, which is drawn here as a spring steel band, can also be produced by means of spring steel wire (round cross-section) or a perforated steel band can be used. Features of the tension spring 2 are its polygonal shape and the mutual support of the tension spring ends 3 and 4. The maximum length of the tension spring 2 as a polygon is determined geometrically by the inner diameter of the piston ring.
From Fig. 2 it can be seen how the tension spring 2 when tensioned, d. H. squeezed piston
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interpreted groove base touches neither in the tensioned nor in the relaxed position of the piston ring 1, d. h .. that it forms a machine element that is independent of the bottom of the piston groove.
Since the ends of the springs 3 and 4 support each other in the unloaded or quasi unloaded state of the tension spring, the tension spring space is reduced when the piston ring 1 is compressed. The unchanged length of the tension spring must be able to evade and the sides 5 of the polygon are stressed for buckling. If the sides 5, as shown in FIG. 3, are bent slightly convexly with respect to the center of the piston ring, they will definitely buckle outwards under the buckling load when the piston ring is compressed. The n-fold polygon deforms into a 2n-fold polygon and the two sides 6 and 7 result from each side 5. The resulting new corners are also supported on the piston ring.
Instead of getting a 2n-fold polygon one can also get a 3n, 4n, etc., i.e. H. a m. Get n-fold polygon.
This fact is a great advantage, because the more corners of the tension spring 2 help to support the piston ring 1, the more evenly the piston ring 1 seals against the cylinder wall.
As shown in Fig. 1, a corner of the unloaded tension spring 2 lies in the piston ring joint plane.
The tension spring 2 can, however, also lie within the piston ring 1, as FIG. 4 shows. where a polygon side lies in the piston ring joint plane. The piston ring spring located in the piston ring 1 according to FIG. 4 deforms again when the piston ring 1 is compressed, as shown in FIG.
According to Fig. 5 and 6, the tension spring ends 3 and 4 are formed offset. A flat sleeve 14, the inner shape of which corresponds to the tension spring ends 3 and 4, is pushed over these offset ends and forms a lock.
When using a wire as a tension spring, the lock is reduced to a piece of tube into which both ends of the tension spring are inserted.
Another support for the tension spring 19 is shown in FIG. As can be seen from the drawing, the same is supported on the piston ring 20. To the side of the butt end of the piston ring 20 are two
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Notches 21, 22 milled into the inner side of the piston ring 20. The recesses created in this way should be designed in such a way that the tension spring 19 remains trapped in the same with its ends.
When using flat spring band steel for the production of tension springs, it has been shown that the effect of the tension spring can be significantly increased if the rectangular cross section of the spring band steel is cambered or is essentially V-shaped or trapezoidal.
In particular, the tension spring snuggles evenly against the piston ring if the cambering or V- or trapezoidal deformation of the steel strip is determined locally so that the spring steel strip is flat at the corners of the starting polygon and thus only the sides of the starting polygon are cambered or V- or. are trapezoidal. The legs of the V-shaped or trapezoidal spring cross-sections can be straight or even cambered themselves, or also be W-shaped by a kink.
If the crown protrudes inwards, the desired buckling of the polygon sides outwards can be achieved with certainty, even if these polygon sides are straight when the spring is not tensioned.
PATENT CLAIMS:
1. Piston ring tension spring which does not touch the bottom of the piston groove and whose ends are supported on each other or on the piston ring at least in the compressed position of the piston ring, characterized in that in the unstressed state it has the shape of an n-odd polygon, the sides of which are straight or outward are slightly convex and the preferably slightly rounded corners of which bear against the piston ring, and that the parts of the tension spring forming the polygon sides buckle outwards with increasing, radially inwardly directed pressure on the piston ring.