CH390616A - Arrangement for rotating the piston around its axis in a piston machine - Google Patents

Arrangement for rotating the piston around its axis in a piston machine

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Publication number
CH390616A
CH390616A CH1443161A CH1443161A CH390616A CH 390616 A CH390616 A CH 390616A CH 1443161 A CH1443161 A CH 1443161A CH 1443161 A CH1443161 A CH 1443161A CH 390616 A CH390616 A CH 390616A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
piston
connecting rod
arrangement
axis
rotating
Prior art date
Application number
CH1443161A
Other languages
German (de)
Inventor
Steiger Anton
Original Assignee
Sulzer Ag
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Publication date
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Publication of CH390616A publication Critical patent/CH390616A/en

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Classifications

    • 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
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10Connection to driving members
    • F16J1/24Connection to driving members designed to give the piston some rotary movement about its axis

Description

  

  Anordnung zur     Drehung    des Kolbens um seine Achse bei einer Kolbenmaschine    Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dre  hung des Kolbens um seine Achse bei einer Kolben  maschine mit Tauchkolben, mit kugeligem     Pleuel-          stangenlager    im Kolben und Kolbenkühlung durch  Schmieröl.  



  Es ist bekannt, dass Kolben von     Brennkraft-          maschinen,    welche während des Betriebes eine fort  schreitende Drehbewegung um ihre Achse ausführen,  eine bedeutend höhere Lebensdauer aufweisen und  weit weniger anfällig gegen sogenannte Kolbenfresser  sind. Die bisher bekannten Schaltmechanismen zur  Ausführung einer derartigen fortschreitenden Bewe  gung von Kolben sind jedoch kompliziert und stör  anfällig, so dass diese an sich     vorteilhafte    Massnahme  bisher kaum in der Praxis Fuss gefasst hat.  



  Anderseits sind Pleuelstangen von Tauchkolben  motoren mit kugeligen Lagerflächen bekannt, die eine  einfachere und bessere Übertragung der Kolbenkraft  auf die Pleuelstange als zylindrische Kolbenbolzen  gewährleisten. Es sind auch sogenannte hydrosta  tisch geschmierte Lager bekannt, bei welchen der  Druck des zugeführten Schmieröles höher ist als die  Lagerbelastung,     derart,    dass eine Berührung der       gegeneinanderliegenden    Gleitflächen des Lagers ver  hindert wird. Diese Lager zeichnen sich durch mini  male Reibung aus und sind praktisch ohne Ab  nützung.  



  Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, diesen  hydrostatischen Schmiereffekt bei einem     Pleuelstan-          genlager    eines Dieselmotors mit geringerem Schmier  druck als einem, welcher der vom Verbrennungsdruck  herrührenden Belastung entspricht, dadurch zu erzie  len, dass das Lager mit einer Dichtung und einem in  der     Schmierleitung    angeordneten     Rückschlagventil     versehen wird. Bei mittleren und grossen Diesel  motoren ist es zudem bekannt, zwecks Kühlung des  Kolbens den Kolbenboden hohl auszuführen und    diesen Hohlraum durch grössere Mengen von  Schmieröl durchströmen zu lassen.  



       Erfindungsgemäss    wird eine besonders einfache  Anordnung zur Drehung des Kolbens um seine Achse  bei einer     Kolbenmaschine    mit Tauchkolben mit ku  geligem     Pleuelstangenlager    und Kolbenkühlung durch  Öl dadurch     erzielt,    dass das     Pleuelstangenlager    mit einer  Schmierung     mit    hydrostatischem Effekt versehen ist,  und die Ausströmung des Öls aus dem Kolben durch  am Kolbenumfang     tangential    angeordnete     Ausström-          düsen    erfolgt.  



  Die Erfindung wird anhand eines in der Zeich  nung schematisch dargestellten     Ausführungsbeispieles     erläutert.  



  Es zeigen:       Fig.1    einen Schnitt eines erfindungsgemässen  Kolbens eines     Dieselsmotors,          Fig.    2 eine Ansicht in Pfeilrichtung     S    in     Fig.    1.  In     Fig.    1 ist in einem Kolben 1 der Kugelkopf 2  einer Pleuelstange 3 in einer kugeligen Lagerschale 4       gelagert.    Die Pleuelstange 3 ist mit einer Bohrung 5  versehen, in welcher ein Rohr 6 angeordnet ist. Das  Rohr 6 ist nach aussen dichtend mit einem Kanal 7  verbunden, welcher in die Lagerschale 4 mündet  und     mit        einem        Rückschlagventil    8 versehen ist.

   Das       Rückschlagventil    8     gibt    die     Schmierölströmung    aus  dem Rohr 6 zur Lagerschale 4 frei,     sperrt    jedoch  in     umgekehrter    Richtung. Die Lagerschale 4 ist am  äusseren Rand mit einem dichtenden metallischen  Ring 10 versehen, der durch einen Ring 11 aus  gummielastischem     Material    gegen den Kugelkopf 2  gedrückt wird, und zwar in der     Fig.    1 in der Rich  tung nach unten. Der Ring 11 dichtet dabei gleich  zeitig den Spalt zwischen dem- Ring 10 und der Nut,  in welcher sich beide Ringe befinden, ab.

   Die Boh  rung 5 der Pleuelstange ist im Kugelkopf 2 mit Boh  rungen 12 verbunden, die nach aussen führen und in      einen Ringraum 13 im Kolben 1 münden. Der Ring  raum 13 ist durch eine oder mehrere Bohrungen 14       mit    einem im Kolbenboden ausgebildeten Hohlraum  15 verbunden. Aus dem Hohlraum 15 führen Boh  rungen 16 nach aussen, die in Düsenrohren 17 mit       tangential    nach aussen führenden Öffnungen 18  münden.  



  Das durch das Rohr 6 zugeführte Öl gelangt zwi  schen die Gleitflächen der Lagerschale 4 und des  Kugelkopfes 2 und bildet zwischen diesen eine tra  gende Ölschicht. Die Dichtung 10, 11 und das       Rückschlagventil    8 verhindern das Entweichen dieses  Öls während der auf den Kolben wirkenden Druck  spitzen. Dadurch wird ein hydrostatischer Schmier  effekt im Kolbenlager erzielt, was eine bedeutende  Herabminderung des Reibungswiderstandes im Lager       während    des ganzen Arbeitszyklus zur Folge hat.  Durch die Bohrung 5, die Bohrungen 12, den Ring  raum 13 und die Bohrungen 14 strömt Kühlöl in  bedeutenden Mengen in den Hohlraum 15 im Kol  benboden und aus diesem durch die Bohrungen 16  und die Düsenrohre 17 ins Freie.

   Bei der     tangentialen     Anordnung der Düsenöffnungen 18 wird durch die  Reaktion der Strömung ein relativ geringes Dreh  moment auf dem Kolben ausgeübt, welches diesen  in eine langsame Drehbewegung um seine Achse  versetzt.  



  Die durch die Ausströmung des Kühlöls aus den  Düsenrohren 17 entstehende Kraft ist normalerweise  zu gering, als dass diese allein eine Drehbewegung  des Kolbens gewährleisten könnte. Insbesondere bei       Zweitaktdieselmotoren,    bei welchen im Gegensatz zu    Viertaktmotoren der Kolben dauernd mit einer gleich  gerichteten Kraft belastet ist, ist dazu die Reibung  des Kolbens hauptsächlich im Kolbenlager zu gross.  Erst durch die Kombination der     Rückstossdüsen    mit  einer Kolbenlagerung mit hydrostatischem Schmier  effekt ist es möglich, auch bei Zweitaktmotoren die  beabsichtigte Wirkung sicherzustellen.  



  Es versteht sich, dass prinzipiell der hydrosta  tische Effekt der Lagerschmierung nicht auf die im  Beispiel beschriebene Art mit Dichtung und Rück  schlagventil erzielt werden muss, sondern, dass zum  erfindungsgemässen Zweck auch eine andere Art  dieser Schmierung, z. B. mit einer zusätzlichen Hoch  druckpumpe im Kolben oder in der Pleuelstange,  Anwendung finden kann.



  Arrangement for rotating the piston around its axis in a piston machine The invention relates to an arrangement for rotating the piston around its axis in a piston machine with a plunger piston, with a spherical connecting rod bearing in the piston and piston cooling by lubricating oil.



  It is known that pistons of internal combustion engines which, during operation, execute a progressive rotary movement about their axis, have a significantly longer service life and are far less susceptible to so-called piston seizure. The previously known switching mechanisms for executing such a progressive movement of pistons are, however, complicated and prone to failure, so that this measure, which is advantageous in itself, has so far hardly taken hold in practice.



  On the other hand, connecting rods of plunger piston engines with spherical bearing surfaces are known that ensure easier and better transmission of the piston force to the connecting rod than cylindrical piston pins. So-called hydrostatic lubricated bearings are also known, in which the pressure of the lubricating oil supplied is higher than the bearing load, such that contact between the opposing sliding surfaces of the bearing is prevented. These bearings are characterized by minimal friction and are practically without wear.



  It has also already been proposed to achieve this hydrostatic lubricating effect in a connecting rod bearing of a diesel engine with a lower lubricating pressure than one which corresponds to the load resulting from the combustion pressure by providing the bearing with a seal and a check valve arranged in the lubricating line is provided. In medium-sized and large diesel engines, it is also known to make the piston crown hollow for the purpose of cooling the piston and to allow larger quantities of lubricating oil to flow through this cavity.



       According to the invention, a particularly simple arrangement for rotating the piston around its axis in a piston machine with plunger piston with spherical connecting rod bearing and piston cooling by oil is achieved in that the connecting rod bearing is provided with a lubrication with a hydrostatic effect, and the outflow of the oil from the piston through outflow nozzles arranged tangentially on the piston circumference.



  The invention is explained using an embodiment shown schematically in the drawing tion.



  1 shows a section of a piston according to the invention for a diesel engine, FIG. 2 shows a view in the direction of arrow S in FIG. 1. In FIG. The connecting rod 3 is provided with a bore 5 in which a tube 6 is arranged. The tube 6 is connected to the outside in a sealing manner with a channel 7 which opens into the bearing shell 4 and is provided with a check valve 8.

   The check valve 8 releases the flow of lubricating oil from the pipe 6 to the bearing shell 4, but blocks in the opposite direction. The bearing shell 4 is provided on the outer edge with a sealing metallic ring 10, which is pressed by a ring 11 made of rubber-elastic material against the ball head 2, namely in Fig. 1 in the direction downwards. The ring 11 simultaneously seals the gap between the ring 10 and the groove in which both rings are located.

   The Boh tion 5 of the connecting rod is connected in the ball head 2 with Boh stanchions 12, which lead to the outside and open into an annular space 13 in the piston 1. The ring space 13 is connected by one or more bores 14 to a cavity 15 formed in the piston head. From the cavity 15 bores 16 lead to the outside, which open into nozzle pipes 17 with openings 18 leading tangentially to the outside.



  The oil supplied through the tube 6 passes between the sliding surfaces of the bearing shell 4 and the ball head 2 and forms a tra lowing oil layer between them. The seal 10, 11 and the check valve 8 prevent this oil from escaping during the pressure acting on the piston peaks. This achieves a hydrostatic lubricating effect in the piston bearing, which results in a significant reduction in the frictional resistance in the bearing during the entire working cycle. Through the bore 5, the bores 12, the ring space 13 and the bores 14, cooling oil flows in significant quantities into the cavity 15 in the Kol benboden and from this through the bores 16 and the nozzle pipes 17 into the open.

   In the tangential arrangement of the nozzle openings 18, a relatively low torque is exerted on the piston by the reaction of the flow, which puts this in a slow rotary movement about its axis.



  The force resulting from the outflow of the cooling oil from the nozzle tubes 17 is normally too small to be able to guarantee a rotary movement of the piston on its own. In particular in two-stroke diesel engines, in which, in contrast to four-stroke engines, the piston is constantly loaded with a force directed in the same direction, the friction of the piston, mainly in the piston bearing, is too great for this. Only by combining the recoil nozzles with a piston bearing with a hydrostatic lubricating effect is it possible to ensure the intended effect even with two-stroke engines.



  It goes without saying that, in principle, the hydrostatic effect of the bearing lubrication does not have to be achieved in the manner described in the example with a seal and non-return valve, but that a different type of this lubrication, e.g. B. with an additional high pressure pump in the piston or in the connecting rod, can be used.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Anordnung zur Drehung des Kolbens um seine Achse bei einer Kolbenmaschine mit Tauchkolben, mit kugeligem Pleuelstangenlager im Kolben und Kolbenkühlung durch Öl, dadurch gekennzeichnet, dass das das Pleuelstangenlager mit einer Schmierung mit hydrostatischem Effekt versehen ist, und die Aus strömung des Öls aus dem Kolben durch am Kol benumfang tangential angeordnete Ausstromdüsen erfolgt. UNTERANSPRUCH Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, PATENT CLAIM Arrangement for rotating the piston around its axis in a piston machine with a plunger piston, with a spherical connecting rod bearing in the piston and piston cooling by oil, characterized in that the connecting rod bearing is provided with lubrication with a hydrostatic effect, and the oil flows out of the piston takes place by the piston circumference tangentially arranged discharge nozzles. SUBCLAIM Arrangement according to claim, characterized in that dass das kugelige Pleuelstangenlager mit einer den Abfluss des Schmieröls erschwerenden Dich tung und einem Rückschlagventil in der Schmieröllei tung ausgestattet ist. that the spherical connecting rod bearing is equipped with a seal that makes it difficult for the lubricating oil to drain and a check valve in the lubricating oil line.
CH1443161A 1961-12-05 1961-12-05 Arrangement for rotating the piston around its axis in a piston machine CH390616A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19824459A1 (en) * 1998-05-30 1999-12-02 Mahle Gmbh Built piston

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19824459A1 (en) * 1998-05-30 1999-12-02 Mahle Gmbh Built piston

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