<Desc/Clms Page number 1>
Xreuzkopfkolben..
Die Erfindung hat einen Kolben jener Art zum Gegenstande, der mit seiner Stützfläche mit der Zylinderwand in nachgiebiger, federnder Berührung steht. Diese StÜtzfläche, die mit der Zylinderwand unmittelbar oder mittelbar (z. B. unter Vermittlung von Dichtungsringen) in Berührung stehen kann, wird bei dem Kolben nach der Erfindung durch die auftretenden Kräfte unter-und oberhalb des Querkopfzapfens in radialer Richtung nach einwärts gedrückt, so dass der Kolben sich radial zur Zylinderachse federnd verschieben kann und ständig das Bestreben vorhanden ist, den Kolben gleichachsig zum Zylinder zu stellen.
Das wird dadurch erreicht, dass die Berührungsfläche entweder von einem einzigen sich in der Längsrichtung über den grössten Teil des Kolbens oberhalb und unterhalb des Querkopfzapfens erstreckenden Mantelabschnitt oder von zwei oder mehr Mantelabschnitten gebildet wird, die oberhalb und unterhalb des Zapfens liegen. An diesen Mantelabschnitten wird Spielraum oder Undichtigkeit durch federnde Flächen beseitigt, die in freiem Zustand zweckmässig einen grösseren Durchmesser haben als die Zylinderbohrung. Diese Mantelabschnitte reichen vorzugsweise nicht bis an die Kolbenenden. sondern lassen den zur Aufnahme der Kolbenringe u. dgl. erforderlichen Raum frei.
Bilden diese Mantelabschnitte nicht ein Stück mit dem Kolben, so sind sie mit dem Kolbenkörper starr verbunden, beispielsweise durch ungeteilte auf den Kolben aufgeschraubte Ringe, welche den federnden Auflagedruck unmittelbar auf den Kolben übertragen. Zwischen dem Kolbenkörper und der federnden Auflagefläche besteht sonach keine lockere Stelle.
Mittels der vorliegenden Anordnung wird der Kolben, wie erwähnt, jederzeit im wesentlichen gleichachsig mit dem Zylinder gehalten, ohne jedes Loekersein der Kolbenenden. Ein Kippen des Kolbens über das Nachgeben der federnden Mantelabschnitte hinaus, durch welches infolge des Querkopfdruckes die Kolbenenden plötzlich von einer Seite des Zylinders auf die andere gedrückt werden, wird vermieden.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Längsschnitt eines Kreuzkopfkolbens für eine Kraftmaschine mit innerer Verbrennung, Fig. 2 ist zum Teil ein zweiter Längsschnitt (nach einer zur Schnittebene von Fig. 1 senkrechten Ebene), zum Teil eine Ansicht von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Fig. 3 und 4 sind der Fig. 1 analoge Schnitte von abgeänderten Ausführungsformen. Fig. 5 und 6 zeigen Einzelheiten. Fig. 7 und 8 sind Ansicht und Schnitt eines Kolbens, bei dem die federnden Mantelabschnitte ein Stück mit dem Kolben bilden. Fig. 9 ist ein Längsschnitt und Fig. 10 ein Querschnitt nach der Linie 10, 10 der Fig. 9 einer anderen Ausführungsform des Kolbens. Fig. 11 zeigt in Ansicht eine weitere Abänderung.
In Fig. 1-8 ist der Kolben a bei b mit einem oder mehreren Mantelabschnitten versehen, die entweder ein Stück mit dem Kolbenkörper bilden, wie Fig. 7 und 8 zeigen, oder aus Hülsen c bestehen, die in irgendeiner geeigneten Weise festgemacht und bei zu geschlitzt sind, um Elastizität in radialer Richtung zu erzielen bzw. Ausdehnung und Zusammenziehung in dieser Richtung zu gestatten.
In Fig. 1 und 2 ist der Kolben a mit zwei Mantelabschnitten, einem oberen und einem unteren, ausgestattet, die, wie durch die punktierten Linien b'übertrieben angedeutet, vor Einführung des Kolbens in den Zylinder ausgebaucht sind. Die Mantelabschnitte oder Hülsen werden durch Gewinde, wie Fig. 1 und 2 zeigen, oder durch Flansch und Mutter c3 an einem Ende e befestigt (Fig. 4 und 6), wogegen das freie Ende c2 auf der Stützfläche gleitet. In Fig. 3 ist die Hülse c mit einem oberen abgesetzten Teil verbunden, der zur Aufnahme der Kolbenringe dient, und ist mittels Muttergewinde und Ring C3 an dem aus Aluminium bestehenden Kolbenkörper befestigt.
Die Schlitze d reichen nicht bis zum unteren Rand a'
<Desc/Clms Page number 2>
des Kolbens (Fig. 4), sondern dieser Rand weist keine Unterbrechung auf und hat einen etwas Heinereu Durchmesser als der Mantelabschnitt b an seiner weitesten Stelle. Dieser unterste Teil des Kolbens kann, wenn gewünscht, genutet und mit einem Abstreiferring bekannter Art ausgestattet sein.
Die, Schlitze (1 können nach Erzeugenden verlaufen oder auch schräg gestellt sein, wie letzteres Fig. 1 und 2 zeigen. Die Schlitze können einander an den Enden schneiden, um biegsame Zungen zu bilden, und können durchaus gleiche Breite haben oder in der Mitte oder an anderer Stelle breiter sein. Die Schlitze können in Querlöcher endigen, die zur Verbindung von zwei oder mehr Schlitzen dienen. Die Biegsamkeit kann man auch durch Anbringung von ein oder mehreren Reihen von Löchern erzielen oder dadurch, dass man durch Fräsen oder in anderer Weise Nuten oder Verschwächungen in der Kolbenwand oder in der Hülse erzeugt, wie aus Fig. 5 ersichtlich.
Die Mantelabschnitte können mit dem Kolbenkörper ein Stück bilden oder starr daran befestigt sein, oder es kann eines der Enden des Mantelabschnittes festgemacht sein, so dass es sich weder axial noch radial gegenüber dem Kolbenkörper bewegen kann.
Bei den in Fig. 1, 2 und 4 dargestellten Ausführungen besteht der Kolben aus dem gewöhnlichen Kopf und dem Rumpf fuzz aus dem üblichen Kolbenmaterial und einem Randstiiek, das den Mantelabschnitt b aus elastiseherem Material hält. Der Mantelabschnitt hat, wie erwähnt, einen etwas grösseren
EMI2.1
gross genug, um das Herausdrücken des Öles zu verhindern. Zufolge der Ausdehnung nach aussen läuft der Kolben in Öl und wird am Kippen an den Hubenden und am Schlagen während des Hubes verhindert.
Man kann in den federnden Mantelabschnitt ein oder mehrere Nuten zur Aufnahme von Schmiermittel und zur Erzielung der nötigen Biegsamkeit einschneiden, für den Fall, dass starkes Blech verwendet worden ist, und ein Abstreiferring, der am besten starr gehalten ist, kann in einer solchen ringförmigen Nut untergebracht sein.
Bei einem Kolben für einen Zylinder von 102 mm Bohrung einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung kann der Mantelabsehnitt einen um 0'12 mm grösseren äusseren Durchmesser haben.
Für einen Zylinder von 76'mm Bohrung können die Durchmesser an den Stellen 1- 9 der Fig. 7 die folgenden sein :
EMI2.2
7-007mmüberZylinderbohrung.
Fig. 9 und 10 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einem Kolben a, dessen untere Wände an den dem Querkopfzapfen benachbarten Teilen weggeschnitten sind.
Die am Rest des Kolbenendes verbleibenden Führungsflächen sind mit biegsamen Abschnitten b
EMI2.3
Es kann beispielweise bei einem Kolben dieser Art der Körper a einen Kopf (12 mit Dichtungsringen und die Lager a. 4 für den Querkopfzapfen tragen. Zwischen den letzteren befinden sieh die Führungsflächen t, die am Kolbenkörper durch Schrauben g befestigt sind, welche auch als Ölträger dienen können. Statt der Schrauben oder neben ihnen können zur Befestigung der Führungsflchen Zapfen und Löcher oder Schwalbenschwänze dienen, die, wie Fig. 60 unten zeigt, axial, tangential, oder quer verlaufen können.
Die Führungsteile b sind so bemessen, dass sie gegen ihre Längsränder hin an Biegsamkeit zunehmen und dass sie auf einen grösseren als den Zylinderdurchmesser abgearbeitet sind, so dass. wenn der Kolben eingesetzt wird, die biegsamen Abschnitte b nach einwärts gegen die Mitte gedrückt werden und sieh dem die Zylinderbohrung darstellenden Kreis x anpassen. Auch die die Abschnitte b mit dem Kolbenkörper a verbindenden Stege oder Stutzen können federnd ausgeführt sein, damit die ganze Führungs- fläche sieh der Mitte nähern könne. Es können beispielsweise im Kolbenkörper Längsschnitte h' zu beiden Seiten der Schrauben g oder anderer Befestigungsmittel angebracht sein, damit die Mantelabsclnitte in radialer Richtung etwas nachgeben können.
Es können schräge oder andere Schlitze d oder Löcher oder Nuten in den Mantelabschnitten vorgesehen sein, um die Biegsamkeit zu erhöhen und um eine gute Sehmierung zu sichern.
Die Breite der Mantelabschmitte f ist zweckmässig so gewählt, dass die Resultierende des Querkopfdruckes an ihren äussersten Rändern vernachlässigt werden kann, und das Ausschleifen einer Furche im Zylinder wird daher vermieden.
Um das Ausfertigen der Mantelabschnitte auf die gehörige Krümmung zu erleichtern, kann die Vorrichtung, mittels welcher sie am Kolben befestigt werden (beispielsweise die Schrauben g) derart gewählt bzw. ausgebildet sein, dass sie einen Ring od. dgl. aufnimmt, mittels dessen der Mantelabschnitt auf den Durchmesser eingestellt wird, auf den er fertig abzuarbeiten ist. Nach dem Abschleifen oder einer sonstigen Bearbeitung werden die Ringe abgenommen und die Abschnitte f in einer ihrer Bearbeitung
EMI2.4
<Desc/Clms Page number 3>
Einsetzen von Beilagen an den in Rede stehenden Stellen kompensiert werden, weil die stärkste Abnutzung in der Richtung senkrecht zum Querkopfzapfen auftritt.
Der Kolben a2, su kann beispielsweise aus Aluminium oder einer geeigneten Legierung hergestellt werden und die Abschnitte bzw. Führungen b bzw. t können aus Gusseisen, Phosphorbronze oder einem andern der Abnutzung gut widerstehenden Material bestehen oder mit Babbit-oder einem ähnlichen Metall überzogen sein.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform des Kolbens, bei der die fedeinden Flächen oder Mantel-
EMI3.1
liche Fleischstärken verwendet werden.
In allen Fällen kann der in Richtung des Querkopfzapfens gemessene Durchmesser des Kolbens kleiner sein als der senkrecht hiezu gemessene. Der erstere Durchmesser kann gleich sein dem der Zylinderbohrung oder auch kleiner. Der Zweck der Erfindung wird in genügendem Masse erreicht, wenn Spielraum an den Flächen vermieden wird, die die resultierenden Querkopfdriicke aufnehmen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kreuzkopfkolben mit nachgiebiger Berührung mit der Zylinderwand, dadurch gekennzeichnet, dass die stützenden Berührungsflächen bzw. Mantelabschnitte derart ausgebildet sind, dass sie zu beiden Seiten der durch den Kolbenzapfen senkrecht zur Kolbenachse gelegten Ebene durch die Zylinderwand radial nach einwärts gedrückt werden und der Kolben sich federnd gegen die Zylinderwand hin und von ihr wegbewegen kann, aber stets in die mit dem Zylinder gleichachsige Lage zurückgelührt wird.
<Desc / Clms Page number 1>
Xcrosshead piston ..
The object of the invention is a piston of the type which is in resilient, resilient contact with its support surface with the cylinder wall. This support surface, which can be in direct or indirect contact with the cylinder wall (e.g. by means of sealing rings), is pressed inward in the radial direction in the piston according to the invention by the forces occurring below and above the transverse head pin, so that the piston can move resiliently radially to the cylinder axis and there is a constant effort to position the piston coaxially with the cylinder.
This is achieved in that the contact surface is formed either by a single jacket section extending in the longitudinal direction over most of the piston above and below the transverse head pin or by two or more jacket sections lying above and below the pin. At these jacket sections, clearance or leakage is eliminated by resilient surfaces which, when free, expediently have a larger diameter than the cylinder bore. These jacket sections preferably do not extend to the piston ends. but leave the u to accommodate the piston rings. Like. Required space free.
If these jacket sections do not form one piece with the piston, they are rigidly connected to the piston body, for example by undivided rings screwed onto the piston, which transmit the resilient contact pressure directly to the piston. There is therefore no loose point between the piston body and the resilient support surface.
By means of the present arrangement, as mentioned, the piston is kept essentially coaxially with the cylinder at all times without any loosening of the piston ends. A tilting of the piston beyond the yielding of the resilient jacket sections, through which the piston ends are suddenly pressed from one side of the cylinder to the other as a result of the cross-head pressure, is avoided.
In the drawings, FIG. 1 is a longitudinal section of a crosshead piston for an engine with internal combustion, FIG. 2 is partly a second longitudinal section (according to a plane perpendicular to the sectional plane of FIG. 1), and partly a view of that in FIG. 1 illustrated embodiment. 3 and 4 are sections, analogous to FIG. 1, of modified embodiments. Figures 5 and 6 show details. Figures 7 and 8 are elevational and sectional views of a piston in which the resilient skirt portions are integral with the piston. Fig. 9 is a longitudinal section and Fig. 10 is a cross section along the line 10, 10 of Fig. 9 of another embodiment of the piston. 11 shows a further modification in view.
In Fig. 1-8 the piston a at b is provided with one or more skirt portions which either form one piece with the piston body, as shown in FIGS. 7 and 8, or consist of sleeves c which are fastened in any suitable manner and at are too slotted to achieve elasticity in the radial direction or to allow expansion and contraction in this direction.
In FIGS. 1 and 2, the piston a is equipped with two jacket sections, an upper one and a lower one, which, as indicated in an exaggerated manner by the dotted lines b ′, bulge out before the piston is introduced into the cylinder. The jacket sections or sleeves are fastened to one end e by means of threads, as shown in FIGS. 1 and 2, or by means of flange and nut c3 (FIGS. 4 and 6), while the free end c2 slides on the support surface. In Fig. 3, the sleeve c is connected to an upper stepped part, which is used to receive the piston rings, and is attached to the piston body made of aluminum by means of a nut thread and ring C3.
The slots d do not extend to the lower edge a '
<Desc / Clms Page number 2>
of the piston (Fig. 4), but this edge has no interruption and has a somewhat Heinereu diameter than the jacket section b at its widest point. This lowest part of the piston can, if desired, be grooved and equipped with a wiper ring of a known type.
The slots (1 can run towards the generators or be inclined, as shown in FIGS. 1 and 2. The slots can intersect at the ends to form flexible tongues and can be of the same width or in the middle or elsewhere wider. The slots can end in transverse holes that serve to connect two or more slots. Flexibility can also be achieved by making one or more rows of holes or by making grooves by milling or other means or weakenings are produced in the piston wall or in the sleeve, as can be seen from FIG.
The jacket sections can form one piece with the piston body or be rigidly attached to it, or one of the ends of the jacket section can be fastened so that it cannot move axially or radially with respect to the piston body.
In the embodiments shown in Fig. 1, 2 and 4, the piston consists of the usual head and the body fuzz from the usual piston material and a rim piece that holds the jacket section b made of elastic material. As mentioned, the jacket section has a somewhat larger one
EMI2.1
big enough to prevent the oil from squeezing out. As a result of the outward expansion, the piston runs in oil and is prevented from tilting at the ends of the stroke and from hitting during the stroke.
One or more grooves can be cut into the resilient jacket section to receive lubricant and to achieve the necessary flexibility, in the event that thick sheet metal has been used, and a wiper ring, which is best kept rigid, can be in such an annular groove be housed.
In the case of a piston for a cylinder with a 102 mm bore of an engine with internal combustion, the jacket section can have an external diameter that is 0.12 mm larger.
For a cylinder with a 76 mm bore, the diameters at points 1-9 in Fig. 7 can be the following:
EMI2.2
7-007mm above cylinder bore.
9 and 10 show the application of the invention to a piston a, the lower walls of which are cut away on the parts adjacent to the transverse head journal.
The guide surfaces remaining on the rest of the piston end are provided with flexible sections b
EMI2.3
In the case of a piston of this type, for example, the body a can carry a head (12 with sealing rings and the bearings a. 4 for the cross-head journal. Between the latter are the guide surfaces t, which are attached to the piston body by screws g, which also act as oil carriers Instead of the screws or next to them, pins and holes or dovetails can be used to fasten the guide surfaces, which, as shown in FIG. 60 below, can run axially, tangentially or transversely.
The guide parts b are dimensioned so that they increase in flexibility towards their longitudinal edges and that they are machined to a diameter larger than the cylinder, so that when the piston is inserted, the flexible sections b are pressed inwards towards the center and see adapt to the circle x representing the cylinder bore. The webs or connecting pieces connecting the sections b with the piston body a can also be designed to be resilient so that the entire guide surface can approach the center. For example, longitudinal cuts h 'can be made in the piston body on both sides of the screws g or other fastening means so that the jacket sections can yield somewhat in the radial direction.
Inclined or other slits d or holes or grooves can be provided in the jacket sections in order to increase the flexibility and to ensure good visibility.
The width of the jacket section f is expediently chosen so that the resultant of the cross-head pressure at its outermost edges can be neglected, and the grinding out of a groove in the cylinder is therefore avoided.
In order to facilitate the making of the jacket sections to the appropriate curvature, the device by which they are attached to the piston (for example the screws g) can be selected or designed in such a way that it receives a ring or the like, by means of which the jacket section is set to the diameter to which it is to be finished. After grinding or other processing, the rings are removed and the sections f in one of their processing
EMI2.4
<Desc / Clms Page number 3>
Insertion of shims at the points in question can be compensated because the greatest wear occurs in the direction perpendicular to the transverse head pin.
The piston a2, see below can be made of aluminum or a suitable alloy, for example, and the sections or guides b or t can be made of cast iron, phosphor bronze or some other material that is well resistant to wear or coated with Babbit or a similar metal.
Fig. 11 shows an embodiment of the piston in which the springy surfaces or jacket
EMI3.1
liche meat starches are used.
In all cases, the diameter of the piston measured in the direction of the transverse head pin can be smaller than that measured perpendicular to it. The former diameter can be the same as that of the cylinder bore or smaller. The purpose of the invention is sufficiently achieved if slack is avoided in the surfaces which receive the resulting crosshead pressures.
PATENT CLAIMS:
1. Cross-head piston with resilient contact with the cylinder wall, characterized in that the supporting contact surfaces or jacket sections are designed in such a way that they are pushed radially inward through the cylinder wall on both sides of the plane laid by the piston pin perpendicular to the piston axis and the piston is pushed inwards can move resiliently against the cylinder wall and away from it, but is always returned to the position coaxial with the cylinder.