DE1274407B

DE1274407B - Sealing between the housing of a reciprocating internal combustion engine and a barrel connected to the working piston

Info

Publication number: DE1274407B
Application number: DES84913A
Authority: DE
Inventors: Hans Hofmann
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1963-04-23
Filing date: 1963-04-26
Publication date: 1968-08-01

Description

Abdichtung zwischen dem Gehäuse einer Kolbenbrennkraftmaschine und einem mit dem Arbeitskolben verbundenen Laufrohr Die Erfindung betrifft eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse einer Kolbenbrennkraftmaschine und einem mit dem Arbeitskolben verbundenen Laufrohr für die Flüssigkeitskühlung des Kolbens, wobei die Abdichtung ein das Laufrohr umschließendes, quer zur Laufrohrachse bewegliches stulpenförmiges Element mit an die Stulpe anschließendem, senkrecht zur Stulpenachse stehendem ebenem Teil aufweist.Sealing between the housing of a reciprocating internal combustion engine and a running tube connected to the working piston The invention relates to a seal between the housing of a reciprocating internal combustion engine and one with the working piston connected running tube for the liquid cooling of the piston, whereby the seal a cuff that surrounds the barrel and is movable transversely to the barrel axis Element with a plane that adjoins the cuff and is perpendicular to the cuff axis Has part.

Bei Kolbenbrennkraftmaschinen bestehen Schwierigkeiten mit der Abdichtung der der Kühlmittelzufuhr und Ableitung dienenden Rohre, insbesondere da diese Rohre außer einer Bewegung in Achsenrichtung noch eine gewisse Bewegung senkrecht dazu ausführen. Das ist besonders dann der Fall, wenn die Rohre direkt im Kolben befestigt sind. Der Kolben muß nämlich im Zylinder ein gewisses Spiel aufweisen und bewegt sich innerhalb dieses Spieles während seiner Aufundabbewegung quer zu seiner Achsenrichtung. Die bisher an dieser Stelle verwendeten Stulpendichtungen mußten mit ihrer Stulpe diese Rohrbewegung aufnehmen, was in gewissen Fällen zu Schwierigkeiten führte, wie z. B. einer raschen Abnutzung der Stulpe bzw. einer rasch eintretenden Undichtheit der Dichtung.In piston internal combustion engines, there are difficulties with the seal of the coolant supply and discharge pipes, especially since these pipes apart from a movement in the axial direction, a certain movement perpendicular to it carry out. This is especially the case when the tubes are attached directly to the piston are. The piston must have a certain play in the cylinder and move within this game during its up and down movement transversely to its axis direction. The cuff seals used up to now at this point had to be fitted with their cuff take up this pipe movement, which in certain cases led to difficulties, such as B. rapid wear of the cuff or a rapidly occurring leak the seal.

Die Erfindung hat die Schaffung einer Abdichtung zum Ziel, bei welcher zur Beseitigung der erwähnten Schwierigkeiten die Stulpe des stulpenförmigen Elementes von den seitlichen Bewegungen entlastet wird und die Aufnahme dieser seitlichen Bewegungen auf einen für diesen Zweck geeigneteren Teil des Elementes verlegt wird, nämlich auf den an die Stulpe anschließenden, senkrecht zur Stulpenachse stehenden, ebenen Teil. Das wird dadurch erreicht, daß der ebene Teil des stulpenförinigen Elementes mit dem dem Laufrohr zugewandten Bereich auf der Stirnfläche einer das Laufrohr mit geringem Spiel umfassenden, senkrecht zur Achse des Laufrohres beweglichen Büchse befestigt ist und mit dem über die Stirnfläche hinausragenden Bereich auf einer ebenen Dichtungsfläche des Maschinengehäuses verschiebbar aufliegt.The invention aims to provide a seal in which to eliminate the difficulties mentioned, the cuff of the cuff-shaped element is relieved of the lateral movements and the inclusion of these lateral Movements are relocated to a part of the element that is more suitable for this purpose, namely on the adjacent to the cuff, perpendicular to the cuff axis, flat part. This is achieved by the fact that the flat part of the cuff-shaped Element with the area facing the barrel on the end face of a das Runner with little play comprehensive, movable perpendicular to the axis of the runner Bushing is attached and with the area protruding beyond the end face slidably rests on a flat sealing surface of the machine housing.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt F i g. 1 den Teilquerschnitt eines Zweitaktdieselmotors, bei welchem die Erfindung Anwendung findet, F i g. 2 die Dichtung der Rohre für das Kühlmittel bei einem Motor nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 ein Detail aus F i g. 2 mit einer Stulpendichtung in nochmals vergrößertem Maßstab.The invention is explained using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing. It shows F i g. 1 shows the partial cross-section of a two-stroke diesel engine in which the invention is applied, FIG. 2 the seal of the pipes for the coolant in an engine according to FIG. 1 on an enlarged scale, FIG. 3 shows a detail from FIG. 2 with a faceplate seal on a further enlarged scale.

In F i g. 1 sind im Kolben 1 des Motors 2 Laufrohre 3 -befestigt, die, der Zufuhr und Ableitung von flüssigem Kühlmittel, z. B. Wasser,. dienen. Die Laufrohre 3 führen durch im Maschinengehäuse 4 befestigte Dichtungen 5 in eine rohrförmige Kammer 6, in welcher ein Rohr 7 für die Zufuhr durch Einspritzen und ein entsprechendes Rohr für die Ab- leitung des Kühlwassers angeordnet sind. Die gezeichnete Kolbenbrennkraftmaschine ist zudem von der Art, bei welcher die Kolbenstange 10 durch eine Dichtung 11 in einer Trennwand 12 führt, welche den Kurbelraum 13 von einem unterhalb des Zylinders befindlichen Luftraum 14 trennt. Der Luftraum enthält die zur Spülung bzw. Aufladung des Zylinderraumes erforderliche Luft mit Überdruck gegenüber der Atmosphäre.In Fig. 1 2 running tubes 3 are fixed in the piston 1 of the engine, the supply and discharge of liquid coolant, for. B. water ,. to serve. The running pipes 3 lead through seals 5 fastened in the machine housing 4 into a tubular chamber 6 in which a pipe 7 for the supply by injection and a corresponding pipe for the discharge of the cooling water are arranged. The piston internal combustion engine shown is also of the type in which the piston rod 10 passes through a seal 11 in a partition wall 12 which separates the crank chamber 13 from an air chamber 14 located below the cylinder. The air space contains the air required for purging or charging the cylinder space with excess pressure compared to the atmosphere.

In F i g. 2 ist in vergrößertem Maßstab die Dichtung 5 aus F i g. 1 dargestellt. Diese besteht aus einem auf der Trennwand 12 befestigten mehrteiligen Gehäuse, 20, in welchem Büchsen 21, 21 a als Dichtungsträger mit Dichtungsringen 22 geführt sind. Die Büchsen umfassen mit einem geringen, eine axiale Bewegung des betreffenden Laufrohres 3 zulassenden Spiel das Laufrohr und sind ihrerseits im Gehäuse 20 in zur Laufrohrachse senkrechten Führungsflächen 23 geführt.In Fig. 2 is the seal 5 from FIG. 2 on an enlarged scale. 1 shown. This consists of a multi-part housing 20, which is fastened to the partition wall 12 and in which bushings 21, 21 a are guided as seal carriers with sealing rings 22. The bushings encompass the barrel with a slight play that allows axial movement of the barrel 3 in question and are in turn guided in the housing 20 in guide surfaces 23 perpendicular to the barrel axis.

Die Abdichtung der Laufrohre 3 gegenüber dem im Luftraum 14 wirkenden Luftdruck erfolgt durch Stulpendichtungen 30 (F i g. 3), welche eine das betreffende. Rohr 3 umfassende Stulpe 31 und einen senkrecht zur Achse dieses Teiles stehenden ebenen Teil 32 aufweisen. Die Stulpen 30 sind mit Hilfe eines ringförmigen Teiles 33 durch Schrauben 34 auf der oberen Büchse 21 befestigt. Der ebene Teil 32 der Stulpendichtung 30 liegt auf der Dichtungsfläche 35 eines im Gehäuse 20 befestigten Ringes 36 auf. Der ringförmige Teil 33 weist Vorsprünge 37 auf, die die Stulpe umfassen und sich der Oberfläche des durch die Dichtung führenden Rohres derart nähern, daß zwischen den Enden dieser Vorsprünge und dem Rohr ebenfalls nur ein kleiner Spalt besteht. Die Büchse 21 ist vorzugsweise mit einer Lagermetallschicht 40 versehen.The running pipes 3 are sealed against the air pressure acting in the air space 14 by means of face-plate seals 30 ( FIG. 3), which have the relevant. Tube 3 encompassing cuff 31 and a flat part 32 perpendicular to the axis of this part. The cuffs 30 are fastened to the upper sleeve 21 by means of an annular part 33 by screws 34. The flat part 32 of the faceplate seal 30 rests on the sealing surface 35 of a ring 36 fastened in the housing 20. The annular part 33 has projections 37 which surround the cuff and approach the surface of the pipe passing through the seal in such a way that there is also only a small gap between the ends of these projections and the pipe. The sleeve 21 is preferably provided with a bearing metal layer 40.

Bei der Aufundabbewegung der Rohre 3 zusammen mit dem Kolben 1 während des Betriebes des Motors liegt die Stulpe 31 auf der Oberfläche des Rohres auf, wobei sie noch durch den Luftdruck angedrückt wird, und dichtet in bekannter Weise. Bei radialen Bewegungen des Rohres wird die Büchse 21 zusammen mit der Stulpendichtung 30 auf den Führ-ungsflächen 23 senkrecht zur Rohrachse bewegt. Die Stulpe 31 braucht daher keine nennenswerten radialen Bewegungen des Rohres 3 aufzunehmen. Dadurch wird eine einwandfreie Funktion der Dichtung während längerer Betriebszeiten als bisher gewährleistet. Die Abdichtung zwischen der Büchse 21 und dem durch das Gehäuse 20 gebildeten festen, unbeweglichen Teil des Maschinengehäuses erfolgt durch die Auflage des ebenen Teiles 32 der Stulpendichtung auf der Dichtungsfläche 35 des Ringes 36. Der ebene Teil wird durch den im Luftraum 14 herrschenden Luftdruck gegen die Fläche 35 gedrückt und bewirkt so eine Abdichtung, die auch während der Bewegungen der Büchse 21 in den Führungsflächen 23 wirksam ist.When the tubes 3 move up and down together with the piston 1 during operation of the engine, the cuff 31 rests on the surface of the tube, while still being pressed by the air pressure, and seals in a known manner. With radial movements of the pipe, the sleeve 21 is moved together with the face plate seal 30 on the guide surfaces 23 perpendicular to the pipe axis. The cuff 31 therefore does not need to absorb any significant radial movements of the tube 3. This ensures that the seal will function properly for longer periods of operation than before. The seal between the sleeve 21 and the fixed, immovable part of the machine housing formed by the housing 20 takes place by the support of the flat part 32 of the faceplate on the sealing surface 35 of the ring 36 Surface 35 pressed and thus causes a seal which is also effective during the movements of the bush 21 in the guide surfaces 23.

Die Vorsprünge 37 schützen die Stulpe 31 vor Beschädigung, z. B. in ausgebautem Zustand der Büchse 21, und erleichtern auch eine Einführung der Rohre 3 in die Stulpen 31 während der Montage. Es werden dabei auch gleichzeitig die Stulpen 31 vor Beschädigung durch die Laufrohre 3 bei unvorsichtigem Einführen dieser Laufrohre geschützt.The projections 37 protect the cuff 31 from damage, e.g. B. in the expanded state of the sleeve 21, and also facilitate an introduction of the tubes 3 in the cuffs 31 during assembly. At the same time, the cuffs 31 are also protected from damage by the running tubes 3 if these running tubes are inserted carelessly.

Es versteht sich, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt ist und daß auch abgeänderte Ausführungsformen der Erfindung denkbar sind. So kann z. B. anstatt der Vorsprünge 37 ein ringförmiger, das Rohr 3 mit geringem Spiel umfassender Teil vorgesehen sein, derart, daß die Büchse zu beiden Seiten der Stulpe zylindrische Führungsflächen aufweist.It goes without saying that the application of the invention is not restricted to the example described and that modified embodiments of the invention are also conceivable. So z. B. instead of the projections 37 an annular, the tube 3 with little play comprehensive part can be provided, such that the sleeve has cylindrical guide surfaces on both sides of the cuff.

Die in der F i g. 3 dargestellte Ausführung mit einer Mehrzahl, nämlich mindestens drei gleichmäßig verteilten Vorsprüngen 37 hat den Vorteil einer besseren Zugänglichkeit der Stulpendichtung. Auch kann bei dieser Ausführung während der Montage das Einschieben des Endes des Laufrohres in die Stulpe beobachtet werden. Vorteilhafterweise ist dabei der in F i g. 3 mit x bezeichnete Abstand der Kante des Vorsprunges vom oberen Ende der Stulpe derart gewählt, daß ein konisches Ende des Laufrohres 3 beim Berühren der Innenkanten des Vorsprunges mit seiner konischen Fläche an der-Ob6rkante der Stulpe vorbeigeht, d. h., diese nicht berührt. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der Stulpe beim Einschieben des Laufrohres verhindert.The in the F i g. The embodiment shown in FIG. 3 with a plurality, namely at least three evenly distributed projections 37 has the advantage of better accessibility of the faceplate seal. With this design, the insertion of the end of the running tube into the cuff can also be observed during assembly. Advantageously, the one shown in FIG. 3 , the distance, denoted by x, of the edge of the projection from the upper end of the cuff is chosen such that a conical end of the barrel tube 3 passes the upper edge of the cuff when it touches the inner edges of the projection with its conical surface . i.e., it does not affect it. In this way, the cuff is prevented from being damaged when the barrel is pushed in.

Die Stulpendichtung kann wie gezeichnet aus einem Stück hergestellt sein, es ist jedoch in gewissen Fällen vorteilhaft, die Stulpe 31 und den ebenen Teil 32 aus verschiedenen Materialien herzustellen. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Stulpe aus einem Material auszuführen, welches unter mechanischer Spannung ein gewisses Fließvermögen aufweist. Das ist bei Kunststoff, z. B. bei Nylon, der Fall. Die Stulpe wird nämlich anfänglich so hergestellt, daß deren innerer Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Laufrohres 3. Beim Einführen des Laufrohres wird also die Stulpe um ein geringes Maß, z. B. einige Zehntehnillimeter, gedehnt. Während des Betriebes würde sich durch Abnutzung der Durchmesser der Stulpe vergrößern und die vorhandene Vorspannung würde verschwinden. Die Kunststoffe, z. B. Nylon, haben jedoch die Eigenschaft, daß sich das Material durch Fließen der inneren Spannung in der Stulpe anpaßt, welche durch die von der Druckluft ausgeübte Anpreßkraft entsteht. Es entsteht dabei die Erscheinung, daß bei einer Demontage festgestellt werden kann, daß durch Abnutzung nicht der innere Durchmesser der Dichtungslippe der Stulpe vergrößert wird, sondern daß dieser unverändert bleibt, auf Kosten der Wandstärke b (F i g. 3) der Stulpe.The faceplate seal can be produced from one piece as shown, but it is advantageous in certain cases to produce the faceplate 31 and the flat part 32 from different materials. In particular, it is advantageous to make the cuff from a material which has a certain flowability under mechanical tension. This is the case with plastic, e.g. B. with nylon, the case. The cuff is namely initially made so that its inner diameter is smaller than the outer diameter of the barrel 3. When inserting the barrel so the cuff is a small amount, for. B. a few tens of millimeters, stretched. During operation, the diameter of the cuff would increase due to wear and the existing pre-tension would disappear. The plastics, e.g. B. nylon, however, have the property that the material adapts by flowing the internal tension in the cuff, which is created by the pressure exerted by the compressed air. The result is that when dismantling it can be determined that wear does not increase the inner diameter of the sealing lip of the cuff, but that it remains unchanged at the expense of the wall thickness b ( FIG. 3) of the cuff.

Der ebene Teil 32 kann wie gesagt aus dem gleichen Material wie die Stulpe hergestellt sein. Dieser Teil kann aber auch z. B. aus Metall sein.As mentioned, the flat part 32 can be made of the same material as the cuff. But this part can also z. B. be made of metal.

Der der Befestigung der Stulpendichtung dienende ringförmige Teil 33 weist ein abgebogenes Ende 38 auf, welches tiefer liegt als die Dichtungsfläche 35 des Ringes 36. Der Abstand y des abgebogenen Endes vom Ring 36 ist dabei so groß, daß die Bewegung der die Dichtung tragenden Büchse 21 senkrecht zur Achsenrichtung des Rohres 3 durch diesen Rand nicht behindert wird. Der abgebogene Rand schützt den ebenen Teil der Stulpendichtung vor Beschädigung, unter anderem auch in ausgebautem Zustand. Gleichzeitig wird durch den Rand 38 öl, welches dem Laufrohr 3 anhaftete und durch die Stulpe 31 abgestreift wurde, von der Dichtungsfläche 35 ferngehalten. In diesem Zusammenhang wird vorteilhafterweise die Höhe z (F i g. 3) der Dichtungsfläche 35 über der oberen Fläche des Gehäuses 20 so gewählt, daß ein durch das abgestreifte Öl gebildeter Ölspiegel niedriger liegt als die Dichtungsfläche 35. Of the attachment of the cuffs seal serving annular member 33 has a bent end 38, which lies lower than the seal surface 35 of the ring 36. The distance y of the bent end of the ring 36 is so large that the movement of the seal carrying bush 21 perpendicular to the axial direction of the tube 3 is not hindered by this edge. The bent edge protects the flat part of the faceplate from damage, including when it is removed. At the same time, the edge 38 keeps oil which has adhered to the barrel 3 and has been stripped off by the cuff 31 away from the sealing surface 35 . In this context, the height z ( FIG. 3) of the sealing surface 35 above the upper surface of the housing 20 is advantageously selected so that an oil level formed by the stripped oil is lower than the sealing surface 35.

Claims

Patentanspräche: 1. Sealing between the housing of a reciprocating internal combustion engine and, connected to the working piston overflow tube for the liquid cooling of the piston, the seal followed by a the overflow tube enclosing transversely movable to the pipe axis stulpen shaped element with the cuff, perpendicular to the cuffs axis standing level Part, characterized in that the flat part (32) of the cuff-shaped element is fastened with the area facing the barrel on the end face of a bush encompassing the barrel with little play and movable perpendicular to the axis of the barrel, and with the area protruding beyond the face slidably rests on a flat sealing surface of the machine housing.

2. Seal according to claim 1, characterized in that the sealing surface (35) is formed on the guide surfaces (23) for the bushing having the housing (20). 3. Seal according to claim 1, characterized in that the sleeve for protecting the cuff (31) of the cuff-shaped element (30) is provided with an annular part (33, 37) which extends along the cuff and at its end the barrel (3) with little play included. 4. Seal according to claim 3, characterized in that the annular part (33, 37) contains at least three projections (37) evenly distributed around the circumference. 5. Seal according to claim 1, characterized in that the cuff-shaped element is made of plastic. 6. Seal according to claim 1, characterized in that the cuff (31) and flat part (32) of the cuff-shaped element are made of different materials. Publications considered: F. Mayr, "Ortsfeste Dieselmotoren und Schiffsdieselmotoren", Springer-Verlag, Vienna, 1960, p. 211.