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Kolben für mit einer Wechselbewegung arbeitende Maschinen. Die in
mit einer hin und her gehenden Bewegung arbeitenden Maschinen benutzten Üblichen
Kolben besitzen einen Nantelg welcher bisher als für die Pührung des Kolbens bei
seiner hin und her gehenden Abwärts- oder Aufiiärtsbewe'gung als notwendig erachtet
wurde.
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Es sind Versuche gemacht wordent um diesen Mantel zu verkleinern
oder auch vollstandig fortzulassene wobei dieser durch seitliche Gleitschuhe eraetzt
wurdep welche eine Kippbewegung.dgie-Kolbene verhindern sollten. Trotz der
- pe auf diese Weise, insbesondere durch die französische Patentschrift lir.
1,394,022 des Mmeldere v= 28, Oktober 1963 erzielten Interessanten
Ergebnisse blieben noch die von dem
seitlichen Schub der Pleuelstange
herrÜhrenden Nachteile bestehen, welcher Bruche einleitete, da die Kolben nicht
mehr senkrecht zu der hin und her gehenden Bewegung geführt werden.
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Bei Kolben für Z-vreitaktmotoren wurde der Ilantel vollständig beibehalten,
da der Schub der- 21euelstange ein Festfressen verursacht. Ausserdem erschweren
bei Viertaktmotoren .die Ölspritzer bei sehr hohen Drehzahlen die einwandfreie Ölabdichtung,
und die mit derartigen Kolben ausgerüsteten Motoren verschaffen zwar eine -erhebliche
bis zu 25% gehende Brennstoffersparnisq 'eine ausserordentliche Anpassungsfliigkeit,
ein erheblich schnelleres Hochfahren, sowie einen Gewinn an Drehzahl und Leistung,
sie haben jedoch hinsichtlich der Lebensdauer nicht die gleiche Betriebsicherheit
wie die mit den üblichen Kolben ausgerUsteten Ilotoren.
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Die Erfindung hilft diesen Nachteilen abl wobeisie gleichzeitig die
gleichen Vorteile wie die bisher erhaltenen gewährleistet. Da durch zahlreiche Versuche
festgestellt wurdep dass die Gewichtserleichterung eines eine hin und her gehende
Bewegung ausfährenden Teilsg z.B. eines Kolbens, zwar nicht vernachlässigbar ist
und sichere Vorteile bietet, dass diese Vorteile aber gering im Vergleich zu denen
sind, weiche durch den mehr oder weniger vollsta*@ndigen Portfall der Reibung infolge
des mehr oder wenigerstarken Portfalls den Mantels erzielt werden, weisen die erfindunesgemäaaen
Kolben keinen Mantel mehr auf, selbst bei den Zweitaktmoto-rent be i welchen der
Mantel bisher als uner12solich angesehen, wurdeg da er das Verschlussglied für die
Öffnungen des-Zylinders bildet.
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Dementsprechend besitzt der erfindti.nbIsgem'äes0
Kolben-einen
die Kolben.-#inge tragenden zylindrischen Kopfteil und einen ebenfalls zylindrischeng
axial von-die8em Kopfteil entfernten unteren F#ilirungpring,-:vielcher starr mit
einer Versteifungsplattform verbunden.istv-i-telche ihrerseits.durch eine Anordnung
zur Aufhahme-wid-lagerung-der-Pleuelstange starr mit dem Kopfteil verbunden ist.
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Bei dieser Aüsführung ist in dem unteren Abs-chnitt des Kolbens nur
ein zylindrischer-Tiglirungsring vorhanden, Uelcher nich-b nur die Kippkr;ifte der
Pleuelstange in der Bewegungsrichtung'aufnimmtg sondern auch den senkreclit --zu
diesen Kräften wirkenden seitlichen Schub derselben..
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Gemäss einem --weiteren Kennzeichen der -Erf indung sind-.der obere
und der untere.Teil des Kolbens durch-radiale-Rippen verbunden. Hierdurch wird die
gesamte Kelbenanordnung-.versteift, ohne.dass die Derührungsf1a4*che zv-iisei-ien
dem Kolben und der Zylindertjand vergrossert wird.
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Der erfindun.,#sgemässe Kolben enthält also.folgenue Teile: Oben einen
Kopf..,vielcher,die Kolbenringe aufweist und die vollkommene Abdichtung des über:dem
Kolben liegenden Abschnitts sicherstellen soll.
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L -line untere Plattform, welche innerhalb eines Kreisringes liegt,
welcher eitle genügendeAbdichtung des untercn Abschnitts des Kolbens an den Zylinderwänden
her-stellt-.
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3.) Die untere Plattform bildet ein Stück mit einem
dichten K2fig zur Aufnahme der.-Pleuelstange, welcher durch lptrechte radiale 1-f;Znde
festgehalten wird.,welche bis
zu der oberen Kappe des Kolbens aufsteigen
und den Umfang des Kolbens um den mittleren Käfig herum in ebenso viele Abteilungen
unterteilend wie Trennrippen vorhand en sind, wobei jede so erhaltene Abteilung
ein sehr geringes Volumen hat.
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Bei Benutzung eines derartigen Kolbens in einem Zweitaktmotor genügt
es, die lotrechten Rippen an einer einzigen gemeinsamen mittleren Stelle des oberen
Abschnitts des Kolbens (zwischen der Oberseite des K2igs zur Aufnahme der Pleuelstange
und der Unterseite der oberen Kappe) zu vereinigen und die lotrechten Trennwände
do anzuordnen, dass sie die Öffnungen des Zylinders voneinander trennen, um eine
Trennung der 3inlassphaseg der Übergangsphase, und der Auslassphase zu erzielen,
wodurch der Mantel in Fortfall gekommen ist, da nur die lotrechten Rippen, der mit
den Kolbenringen versehene Kopf und der untere Ring mit den Z ylinderwänden in Berührung
kommen,-so dass die Reibung-und die hierdurch entstehende Gefahr eines Festfressenst
welche bei Zweitaktmotoren häufig ist, fortfallen.
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Bei der Benutzung für Zweitaktmotoren besitzt der Kolben auch die
Eigenschaftl das tote Volumen des Gehauses zu verringern, wodurch der Wirkungsgrad
durch Erho6*hung des Unterdrucks beim Einlaos und des Drucke in dem Gehäuse im Augenblick
der Überführung erheblich v%-,-i-begAert wird, wobei die toten Volumen einer jeden
Abteilung des Kolbens ',",einen Einfluss auf die Arbeitsweise des Motors haben.
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Bei Viertaktmotor-en und anderen mit einer hin und her gehenden Bewegung
arbeitenden Maschinen, bei welchen kein Druck-ünd Unterdruck unter dem Kolben hergestellt
zu werden braucht, sind einfache löcher in der unteren Plattfo=
für
den Durchtritt des Gla vorgesehent welches in die krei0-förmigen Abteilungen des
Kolbens eintritty wobei der untere Ring sozusagen als Vorabstreifer wirkt.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erlägtert-, Fig.1 zeigt einen erfindungsgemässen Kolben zur HUfte in einem Axialschnitt
und zur Hahfte in Seitenansichte Fig,2 zeigt den gleichen Kolben in der gleichen
um 900 gegen die vorgergehende Darstellung gedrehten Darstellung. Pig.3 ist
eine auf der HÖhe der Pleuelstangenachee geschnittene Draufsicht.
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In Fig.1 besteht der Kolben aus einer oberen Kappe 1 und einem
ringförmigen Abschnitt 2 zur Aufnahme der Kolbenringe-. Dieser ringtog*rmige#AbE3ohnitt
ist fest mit Ansätzen 3 zur Unterbringung der Achse 4 verbunden. Ein innerer
KiLfig 11 zur Aufnahme der Pleuelstange, welcher durch lotrechte Wende
5 und einen oberen geraden oder gebogenen Verbindungsteil 12 gebildet
wird, traiigt unten eine Plattform- 7, welche einen ringförmigen unteren
Abschnitt 6 unverf ormbar macht.
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Die versteifung der Anordnung und ihre Unverformbarkeit-werdendurch
lotrecht* Wgnde
8 hergestellt@ welche-eine Verb-Indung zwischen dem. oberen
uni%-_- unteren Teil des Kolben.0- --sowie
mit- dem Utig zur Au:tnabzo der
P'leu
- elotange he;retellene :godasa die.
| agt di* Ob-ereeite des Kolbens aUfigeÜbten (oder#dü3roh di
es* |
| bot eIner >UMpe oder einem Vordia4-ter itbe tr
'enen) Kritte. |
| 4a |
| duroh den |
| ÄutAabge de,r YX-Anz., i444 d h' -die lot |
| Aunistie Kur |
| der Achse verbunden ist, auf die Nabe des Kolbens Übertragen |
| werden. |
| In dem oberen Teil ist zwischen der Kappe 1 und |
| der Oberseite 12 des Käfigs eine lotrechte Verbindung
10 der |
| lotrechten Trennwände 8 dargestelltg was nur bei Kolben
für |
| Zweitaktmotoren zur Trennung der Betriebsphasen aber nicht |
| bei Viertaktmotoren und anderen mit einer hin und her gehenden |
| Bewegung arbeitenden Haschinen erforderlich ist-, In diesem |
| letzteren Fall Müssen jedoch nicht dargestellte Löcher in der |
| :Plattform 7 für den Durchtritt des sich Über dieser
ansammelnden |
| abgestreiften Ole vorgesehen werden* - |
| In Fig.2. welche gegenüber Pig.1 um 90 0 gedreht |
| ist7 sind die gleichen Bezugezeichen wie in dieser verwendet, |
| Ausserdem sieht man die Nuten 13 zur Aufnahme der Kolbenringe, |
| Je nac4dem Zylinderinhalt fakultavive Rippen 9 zur Ubertragung |
| der Kra*fte von dem Kopf, und einen gestrichelt dargestellten |
| hochgefÜhrten Teil 15 des unteren Ringes des Kolbens für den |
| mehr oder weniger-Vollst;;ndigen oder schnellen Verschluse
der |
| Binlaasoffiiun« zur Verhinderun# gewisser Wirbelbewegungen
der |
| Gase bei einem*Zweitaktmotor. |
| In 7ig.3 ;Lot 4 die Bohrung zur Aufnahme der |
| Kolbenachsel, der untere 111#j=ungfirlage 7 die Versteifung3-
und |
| Alidiohtungepl - ;attf. orml> wghzend 8 die-lotrechten
Wi;nde eind7 |
| welche den Umfang dea Kolbens unterteilen und die SteUigkeit |
| der AnorcinuAg#' gevibrielste-al -«übei Übe.r dem KÄtis
1,1 zur Aut- |
| nahme- cler - Pleüblotange geatricheit die
-nur bei -8#w*itaktäbtorän |
| ertoedorliö he Ve:rbindukß 10- die VJ-dr |
| -td#o där«,oot*Ilt Ist* |
| 16. iat eine-. NO- zur Aut"=,.#me wel9he die-
Kolben- |
Die in 'dieser Fizgur dargestellteh- f7adialän Abteilungen zwischen
den N#nden
8 sind etwa symmetrisch, was bei Viertaktmotoren und anderen Madchinen
der Fall ist, es kann jedoch vorkommen, daso bei der Benutzung in Zweitakt-Motoren
diese Unterteilungen unsymmetrizch sindl wobei der Abstandswinkel sich nach dem
Winkel zwischen den Offnungen dez sie, aufnehmenden Zylinders richtet,-derart, dass
in allen Pällen die qussere Tangente der #i;inde
8 mit de-m-Zylinder zwischen
zwei Offnungen in BerUhrung stehen welche verschiedene Funktionen erfüllen (Auslass8ffnung,
UberfÜhrungsöffnungg Einlass3ffnung U'sw.) Durch die erfindunr#sgema4*sse Ausbildung
wird
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die Reibung des Mantels, welche im allgemeinen eine Ursache des Festfressens
ist, wirksam unterdrÜckt, da ja der Mantel fortfälltt von dem nur der die Kolbenringe
tragende abdichtende Kopfteil uhd der untere Abschnitt beibehält en bleibeng welch
letzterer auf einen einfachen FÜhrungsring sehr geringer Höhe und sehr geringer-Ausdehnung
beschränkt istg da er "kalt" bleibt, da-er infolge der geringen leitungsquerschnitte
die Wärme von dem Kopf nur schlecht empfligt.
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Die von derl Kopf übertragenen oder empfangenen Krifte sind mit den
durch den Achsansatz übertragenen oder empfangenen kombinie±t,uncL zwar gleichzeitig
durch einen an jedem Ende der Achse nach der Aussenseite des Kolbens abgehenden
Metallabschnitt und durch einen Über jeder Wand des Kifigs zur Aufnalree der `Pleuelstange
liegenden Metallabschnitt über lo.trechte Winde, eelche ausserdem eine tadellose
Steifigkeit
und Unverformbarkeit der Anordnung gei-Aihrleisten.
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Die auf alle Teile des Kolbens, insbesondere auf den-Kopf, ausgeuhten
#Iärmebeanspruchungen werden ausgezeichnet verteilt. Da die durch die Dehnung bewirkte
Verlangerung in allen Richtungen,wirkt, bleibt die Unverformbarkeit des Kolbens
gew#hrleistet,-und die Bearbeitungstoleranzen brauchen nur die Dehnung zu berÜcksichtigen.