-
Kolbenring Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenring, bestehend
aus einem aus einzelnen Segmenten zusammengesetzten äußeren Gleitring und einem
inneren, die Segmente in: einer Nut an seinem Umfang aufnehmenden, an einer Stelle
seines Umfanges aufgeschnittenen, gleichzeitig als Spannring für den äußeren Gleitring
dienenden" aus einem Stück bestehenden Tragring. Im besonderen. bezieht sich die
Erfindung auf Kolbenringe mit großen Durchmessern.
-
Es ist schon vorgeschlagen worden, solche Ringe zu unterteilen und
sie zu diesem Zweck aus einem äußeren Gleitring, der wieder aus mehreren Segmenten
besteht, und einem inneren Tragring aufzubauen, der gleichzeitig durch seine Spannung
die Anpressung der Segmente gegen die Zylinderwandung übernimmt. Man kann, um ein
Abfallen der Segmente vom Tragring, insbesondere beim Einbau des Kolbens in den
Zylinder, zu vermeiden, die Segmente durch Querstifte in ihrer Lage in einer Nut
des Tragringes sichern. Diese starre Verbindung zwischen Tragring und Gleitring
ist auch bei einem anderen vorbekannten Kolbenring vorgesehen. Der Nachteil bei
Vorliegen ungleicher Ausdehnungskoeffizienten liegt auf der Hand. Bei größeren Temperaturschwankungen
ergeben sich zwangläufig unerwünschte Veränderungen der Spannkraft des Tragringes.
-
Bei einem anderen vorbekannten Kolbenring wird ein in radialer Richtung
parallel zur Stirnfläche geteilter Tragring verwendet, in dessen Umfang eine im
Ouerschn.itt hammerkopfartige Nut vorgesehen ist. Die passend hammerkopfartig ausgebildeten
Spannringsegmente können nur dann in die Nut eingeführt werden, wenn der Tragring
geteilt wird, um die Segmente von der Seite her in die offene Nut einzuschieben.
Es wurde schon bei diesem vorbekannten Ring erkannt, daß die Teilung des Tragringes
umständlich ist und sich kostenverteuernd auswirkt. Man versuchte daher, die Teilung
zu umgehen und verzichtete dabei auf die hammerkopfartig ausgebildete Nut. Als Ausweg
wurde eine im Schnitt rechteckige Nut vorgesehen, in. der die Segmente angeschraubt
sind. Damit traten aber wieder die eingangs erwähnten Nachteile auf. Im übrigen
ist dieser vorbekannte Kolbenring recht kompliziert und zum Teil technisch nicht
verwertbar. Als Spannelement werden Wellenfedern verwendet. Dieses seit langem bekannte
Maschinenelement birgt bei Verwendung in Verbindung mit selbstschmierenden Kollxnringen
erhebliche Nachteile in sich; insbesondere sind Schwierigkeiten bei der Montage
und starke Anfälligkeit der Stahlfedern gegen Korrosionsangriffe gegeben. Die Stahlfedern
sind auf Grund der geringen Stärke zum Erreichen. der elastischen Verformung wesentlich
mehr anfällig gegen Korrosion als ein kräftig ausgebildeter Tragring. Diese geltend
gemachten Nachteile vermeidet die Erfindung dadurch, daß die im Umfang des Tragringes
vorgesehene Nut in an sich bekannter Weise hinterschnitten und daß die Segmente
a) wie bekannt von vornherein mit einem schwalbenschwanzförmig oder hammerkopfförmig
hinterschnittenen Steg versehen und einzeln in die durch axiale Spreizung an der
aufgeschnittenen Stelle freilegbaren Enden des Tragringes einfuhrbar oder b) einen
zunächst nicht hinterschnittenen Steg aufweisen, mit dem sie einzeln in radialer
Richtung in die Nut des Tragringes einsetzbar und dabei aus solchem Material hergestellt
sind, das geeignet ist, durch vorherige Behandlung im Betrieb in die hinterschnittene
Nut hineinzuwachsen, so daß auf diesem Wege eine radiale Lagesicherung der Segmente
in der Nut des Spannringes zustandekommt.
-
Der Vorzug der Erfindung besteht unter anderem in der einfachen und
übersichtlichen Ausführung und in der wirtschaftlicheren Herstellbarkeit. Wesentlich
für die: Konstruktion des neuen Segmentkolibenringes ist, daß die im Betriebszustand
lose liegenden Segmente ein freies Atmen und Ausdehnen nach allen Seiten zulassen.
Hierdurch ist ein einwandfreies Anliegen an die Zylinderwand gegeben. Der von der
elastischen Kraft des Spannringes hervorgerufene und durch das Betriebsmittel noch
erhöhte spezifische Anpreßdruck wird im Gegensatz zu einem starren Kolbenring elastisch
durch die Segmentunterteilung übertragen. Dadurch ist ein optimales Anliegen an
der Dichtfläche gegeben.
Diese und weitere Merkmale der Eifindung
ergeben sich aus der Zeichnung. In ihr ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen
gemäß den Merkmalen a) und b) schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen kompletten Kolbenring in Seitenansicht mit Segmenten nach Ausführung
a) oder b), Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie I-I durch Fig. 1, und zwar für
die Ausführung a) mit in eine Schwalbenschwanznut eingeschobenen Segmenten, Fig.3
einen Querschnitt nach der Linie I-I durch Fig. 1, und zwar für die Ausführung a)
mit in eine Hammerkopfnut eingeschobenen Segmenten, Fig. 4 einen Querschnitt nach
der Linie I-I durch Fig.1, und zwar für die Ausführung b) mit in eine Schwalbenschwanznut
eingewachsenen Segmenten, wobei die Fig. 2, 3 und 4 links den Tragring ohne Segmente
und rechts den Tragring mit Segmenten zeigen, Fig. 5 eine Draufsicht auf den Stoß
des kompletten Kolbenringes mit Segmenten nach Ausführung a) oder b), und Fig. 6
eine Draufsicht auf den Stoß des Tragringes ohne Segmente in auseinandergebogenem
Zustand der Stoßenden für das Einführen der Segmente mach Ausführung a).
-
Der beispielsweise dargestellte Kolbenring besteht aus einem inneren
Tragring 1, der an seinem äußeren Umfang mit einer schwalbenschwanzförmigen Nut
2 oder hammerkopfförmigen Nut 3 versehen ist. In dieser Nut liegen über den Umfang
verteilt :die Bleichgroßen Segmente4 oder 5 oder 6 aus einem gut gleitenden Material
entweder für Schmierung oder für Selbstschmierung. Die Segmente haben an ihrer,
der Ringmitte zugekehrten Seite nach Ausführung a) einen schwalbenschwanzförmigen
Ringsteg 7 beim Segment 4 oder hammerkopfförmigen Ringsteg 8 beim Segment 5 oder
nach Ausführung b) einen geraden Ringsteg 9 beim Segment 6. Die übertragung
der Spannkraft des Tragringes auf die Segmente4 oder 5 oder 6 erfolgt durch
die äußeren Ringstege 10 des Tragringes auf die Schultern 11 der Segmente,
wobei die gegenseitige Auflagefläche gleichzeitig als Dichtung dient.
-
Bei der Ausführung a) erfolgt die Einführung der Segmente, wie erwähnt,
durch Auseinanderbiegen der beiden Stoßenden 12 des Tragringes, so daß die Segmente
mit ihren schwalbenschwanzförmigen oder hammerkopfförmigen Stegen dort in der in
Fig.6 durch Pfeil angedeuten Richtung eingeschoben werden können. Der Schwalbenschwanz
7 oder Hammerkopf 8 der Segmente hat dabei gegenüber der Nut 2 oder 3 des Tragringes
allseitig Spiel, so daß die Einführung der Segmente leicht zu bewerkstelligen ist
und die Segmente sich auch während des Betriebes gut zur Zylinderwand einstellen
können.
-
Bei der Ausführung b) sind die geraden Ringstege 9 der Segmente 6
in ihrer Breite so bemessen, daß sie gerade oben in den engsten Querschnitt der
Schwalbenschwanenut 2 des Tragringes 1 passen und mit einem leichten Druck oder
Schlag eingesetzt werden können; nach dem Grund der Schw.albenschwanznut zu haben
sie Spiel. Durch stärkere Erwärmung, entweder im Betrieb oder schon vorher in einer
besonderen; Vorrichtung, die dem Zylinderdurchmesser entspricht, läßt man die Segmente,
die hierfür aus einem Material mit bleibender Dehnung bestehen müssen, in die Nut
des Tragringes einwachsen. Dabei dehnt sich der freie Teil des Ringsteges der Segmente
in der Nut des Tragringes aus und bildet eine Schwalbenschwanzform, wobei aber noch
ein gewisses Spiel in der Nut erhalten bleibt. Diese Befestigung reicht einerseits
aus, um ein Herausfallen der Segmente aus dem Tragring im nicht eingebauten Zustand
des Kolbenringes zu verhindern, läßt aber andererseits noch genügend Bewegungsmöglichkeit
für die Segmente zu, so daß der komplette Kolbenring noch über den Kolben gestreift
werden kann und die Segmente sich auf die Zylinderwand einstellen können.'Bei beiden
beschriebenen Ausführungsformen sind die Stöße der Segmente ,in üblicher Weise überlappt
ausgeführt. Fig. 5 zeigt den Stoß zweier Segmente4 oder 5 oder 6 über dem Stoß des
Tragringes 1. Die Ringstege auf dem inneren Umfang der Segmente gehen bei jedem
Segmentstoß nur bis zur Mitte der Überlappung, damit sie sich nicht gegenseitig
hindern.