DE1751212C - Posaunenrohrdichtung am Windkessel von wassergekühlten Brennkraftmaschinenkolben - Google Patents

Description

Zum Zu- und Abführen des Kühlwassers für die Kolben von mit Kreuzkopf versehenen Brennkraftmaschinen werden bekanntlich sogenannte Posuunenrolire verwendet, welche die Bewegung des Kolbens mitmachen und dabei in einen Windkessel eintauchen, in dem sich Wasser unter höherem Druck hefindet und dessen oberer Teil mit Luft gefüllt ist, welche als Polster für den Ausgleich des durch das Eintauchen der Posaunenrohre sich verändernden Volumens dient. Da ein Teil der Luft von durchströmenden Kühlwasser aus dem Windkessel mitgerissen wird, ist eine laufende Ergänzung der Luft durch eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe erforderlich. Außerdem ist wegen des im Windkessel herrschenden Überdrucks eine gute Abdichtung /wischen Windkessel und Posaunenrohren notwendig. Hierfür wurden bisher Abstreif- und Dichtringe in verschiedenen Ausführungen verwendet, ebenso wie diese Dichtungen aus den verschiedensten Werkstoffen bestanden. Durch die zwischen Posaunenrohr und Dichtung bei der Bewegung vorhandene Reibung sind derartige Dichtungen einem verhältnismäßig raschen Verschleiß unterworfen, so daß bald Leckagen auftreten, die ein Auswechseln der Packungen erforderlich machen. Diese nachteilige Wirkung wird noch durch das in neuerer Zeit vielfach verwendete Kühlwasser geringer Härte oder durch Zusatz schlechter Korrosionsschiitzmiltel vergrößert.

Uni das Undichtwcrden von Stopfbüchsendiehlungen bei Gaskraflma.schinen hinauszuschieben, hat man daher bereits Oi unter dem im Zylinder herrschenden Druck in dir Stopfbuchse eingeführt (deutsche Palentschrift !76 29S). Es ist auch eine Einrichtung zur Abdichtung vv.n K. Ihenstangen an Kolbenniaschinen bekannt (schweizerische Patentschrift 152^l)67), bei welcher hinler der Stopfbuchse ein Ringrauni vorgesehen ist, durch welchen aus dem Arbeitsraum austretendes Arbeitsmittel abgesaugt oder mit einem Druckmittel ausgespült wird. In beiden Fällen ist die Abdichtung zwischen dem feststehenden und dem bewegten Teil aber nicht bcrührungsfrci und wird im wesentlichen durch die Stopfbüchse übernommen.

Die Aufgabe der F.rfindur_c. besteht demgegenüber darin, die Abdichtung des Posaunenrohres am Windkessel beruhriingsfrei auszubilden. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Dichtung als rohrförmigcs, das Posaunenrohr mit geringem Spiel umfassendes Gehäuse ausgebildet ist, welches im Maschinengestell radial und winkelbcweglich gelagert und nachgiebig auf dem Hals des Windkessels aufgesetzt ist und welchem in an sich bekannter Weise zum Zentrieren in den Ringspalt zwischen Gehäuse und Posaunenrohr ein Dichtmittcl unter Druck durch radiale Bohrungen zugeführt wird. Durch diese Maßnahme wird nicht nur eine Abnutzung der Dichtung vcihinderl, sondern auch ein Zentrieren der Dichtung gegenüber dem den Scitenbewegungen des Kolbens folgenden Posaunenrohr bewirkt. Auf diese Weise können zwangläufig das Spiel zwischen Gehäuse und Posaunenrohr verkleinert und damit die Leckverluste verringert werden.

In der Zeichnung sind AusfUhrungsbeispielc der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. I einen Längsschnitt durch die erfSndungsgcmiiße Dichtung zwischen Posaunenrohr und Wind* it««·! nach Linie M der FI g. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie H-H der

Fig. I,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform,

Fig. 4 einen LüngsteilschniU durch das Brennkraflmaschinengestell mil Windkessel und Posaunenrohr.

Das Posaunenrohr 1, das in bekannter Weise Kühlwasser zum und vom auf- und abgehenden Kolben

ίο führt, taucht in ebenfalls bekannter Weise bei seiner Bewegung mit dem Kolhen in das Dichtmittelpolster im Hai", des Windkessels 3 ein. Auf den Hüls des Windkessels 3 ist ein rohrförmiges Gehäuse 4 nachgiebig aufgesetzt, welches das Posaunerirohr 1 mit

geringem Spiel (etwa Vnw mm) umfaßt. Um das Anlaufen des Posaunenrohn-s 1 infolge des unterschiedlichen Laufspiels der Brennkraftmaschine und derdndurch bedingten radialen und im Winkel verlaufenden Bewegungen des Kolbens zu verhindern, ist das

so Gehäuse 4 im Maschinengestell S radial und winkelbeweglich gelagert. Zu diesem Zweck ist um das Gehäuse 4 ein Tragring 6 angeordnet, der zwei diametral einander gegenüberliegende Zapfen 7, 8 aufweist (Fig. 2), auf denen das Gehäuse4 schwenkbar

as und koaxial zu den Zapfen 7, 8 verschiebbar ist. Der Tragring 6 wiederum ist seinerseits auf zwei diametral einander gegenüberliegenden und gegen die Zapfen 7,8 um 90° im Umfang versetzten Zapfen 9, 10 gelagert, die am Maschinengestell 5 befestigt sind. Da-

mit ist eine Schwenkbewegung des Tragrings 6 sowohl als auch des Gehäuses 4 um die gemeinsame Achse der Zapfen 9, 10 und außerdem eine Bewegung längs dieser Achse möglich. Das Gehäuse 4 ist. wie bereits erwähnt, auf den Hals des Windkessels 3 nachgiebig aufgesetzt, indem der Hals ballig ausrehildet und nut einem elastischen Dichtring 11 versehen ist. über welchen das untere Ende des Gehäuses 4 greift.

Die Zentrierung zwischen Posaunenrohr 1 und Gehäuse 4 erfolgt in der n?chsleK"id beschriebenen Weise:

In den Ringspalt 15 zwischen Gehäuse 4 und Posaunenrohr 1 wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 Luft mit einem geringfügig über dem des Kühlwassers liegenden Druck zweckmäßigerweise über eine radiale Bohrung 12 und einen Ringraum 13 im Gehäuse 4 zugefühil. Über vorzugsweise drei oder mehr radiale Bohrungen 14 gelangt die Luft in den Ringspalt 15. Infoige der Luftströmung durch die radialen Bohrungen 14 und den Ringspalt 15 erfolgt ein Druckabfall. Sobald sich nun das Posaunenrohr 1 exzentrisch einer oder mehreren radialen Bohrungen 14 nähert, sinkt dort die Strömungsgeschwindigkeit wegen des engeren Querschnitts ab, d. h. der Strömungswiderstand ist geringer, so daß sich ein höherer Druck aufbaut. Diese unterschiedliche Druckverteiluni! bei exzentrischer Lage des Posaunenrohres I ergibt eine Kraftkomponentc, durch welche das beweglich gelagerte Gehäuse 4 bis zum Druckausgleich und damit zur Zentrierung verschoben wird.

Außer zu dieser Wirkung dient die uift aber auch als Sperrluft und verhindert damit das Austreten von Wasser aus dem Ringspatt 15. Des weiteren wird damit das Luftpolster im Windkessel i ergänzt und in·

«5 folge der gerichteten Luftströmung In und aus dem Ringspalt 15 ein etwa am Posaunenrohr 1 haftender Ölfilm weggedrückt sowie das Eindringen von öl in das Wasser verhindert. Im unteren Teil des Oehäu·

sas 4 ist eine Lippendichtung 16 vorgesehen, die als Hilfsdichtung dient. Diese legt sich beim Stillstund der Muschine durch die Eigenspannung der Dichllippe und unterstützt durch den Wasserdruck im Windkessel 3 an das Posaunenrohr 1 un und bildet eine statische Abdichtung. Durch den beim Betrieh erzeugten Luftdruck für die Abdichtung im Ringspalt 15, der etwas höher als der des Kühlwassers ist, wird die Dichtlippe wieder vom Posaunenrohr 1 abgehoben und ein berülirungsloser Zustand zwischen Posaunenrchr 1 und Gehäuse 4 hergestellt. LJm eine bessere Ablöswirkung für das am Posaunenrohr 1 haftende öl durch die aus dem Spalt 2 austretende Luft zu ermöglichen, kann das Posaunenrohr L mit einem Werkstoff geringer Adhäsionswirkung beschichtet werden, vorzugsweise mit einem Kunststoff auf der Basis von Tetrafluoräthyien. Durch die guten Gleiteigenschaften dieses Werkstoffes kann auch die Gefahr von Beschädigungen beim Anlaufen des Posaunenrohres I am Gehäuse 4 behoben werden.

Um die Wirkung der Luft in Ringspalt 15 zu erhöhen, kann das Gehäuse 4 aus porösem Werkstoff, z. B. Sintermetall oder poröser Kohle, bestehen oder auf der Innenmantelfläche des beispielsweise aus Bronze bestehenden Gehäuses 4 ein ringförmiger Teil

17 aus solchem Werkstoff eingesetzt sein, der die durch die radiale Bohrung 12 zugeführte Luft auf einer größeren Fläche verteilt und damit die Zentrierwirkung erhöht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt die Zentrierung des Posaunenrohres 1 zum Gehäuse 4 durch Zuführen von Wasser mit einem geringfügig über dem des Kühlwassers liegenden Druck über die radiale Bohrung 12, den Ringraum 13 und die radialen Bohrungen 14. Der Druckabbau erfolgt im Ringspalt 15. Das aus dem Ringspalt 15 austretende Leckwasser wird in einer am oberen Ende des Gehäuses 4 vorgesehenen Ringnut 18 gesammelt und durch die Ablaufbohrung 19 abgeführt.

Oberhalb der Ringnut 18 ist noch eine Hilfsdichlung 20 angeordnet, welche das am Posaunenrohr 1 haftende Wasser abstreift. Nachdem in der Ringnut

18 kein Überdruck herrscht, ist die Anpressung der Hilfsdichtung 20 und damit Reibung und Verschleiß sehr gering.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Posaunenrohrdichtung am Windkessel von wassergekünlten Brennkraftmaschinenkolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als rohrförmiges, das Posaunenrohr (1) mit geringem Spiel umfassendes Gehäuse (4) ausgebildet ist, welches im Maschinengestell (5) radial und winkelbeweglich gelagert und nachgiebig auf dem Hals des Windkessels (3) aufgesetzt ist und welchem in an sich bekannter Wimms /um Zentrieren in den Ringsptilt (15) zwischen Gehäuse (4) und Posuunenrohr(l) ein Dithtmiiicl unter Druck durch radiale Bohrungen (12, 14) zugeführt wird,

2. Posaunenrohrdichlung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel in an sich bekannter Weise Luft oder Wasser isl.

3. Posaunenrohrdichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an radialen Bohrungen (14) im Gehäuse (4) wenigstens drei vorgesehen sind.

4. Posaunenrohrdichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungsdruck des Dichlmittels etwas über dem Windkesseldruck liegt.

5. Posaunenrohrdichlung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) aus Bronze besieht.

6. Posaunenrohrdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) oder ein ringförmiger Teil (51-1 der Innenmantelflaclic desselben aus porösem Wirkstoff, z. B. Sintermetall oder poröser Kohle, besteht.

7. Posaunenrohrdichlung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Posaunenrohr (1) auf der Außenmantelfläche mit einem WerksloM geringer Adhäsionswirkung, z. B. Tetrafluorälhylen, versehen ist.

8. Posaunenrohrdichlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Gehäuse (4) reichende Hals des Windkessels (3) baliig ausgebildet und mit einem elastischen Dichtring (11) versehen ist.

9. Posaunenrohrdichlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur radial- und winkclbcweglichen Aufhängung des Gehäuses (4) zwei Paare radialer Zapfen (7, 8 bzw. 9, 10) vorgesehen sind, wobei am einen Paar (7, 8) d.is Gehäuse (4) an einem Tragring (6) schwenk- und verschiebbar, am anderen (9, 10) der Tragring (6) am Maschinengestell (5) in der gleichen Weise gelagert ist.

10. Posaunenrohrdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem dem Windkessel (3) zugewandten Ende des Gehäuses (4) und dem Posaunenrohr (1) eine Lippendichtung (16) so angeordnet ist, daß sie sich im Betrieb unter der Einwirkung des Luftdrucks im Ringspalt (15) zwischen Gehäuse (4) und Posaunenrohr (!) von letzterem abhebt.

11. Posaunenrohrdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Gehäuses (4) eine Ringnut (18) mit einer Ablaufbohrung (19) für das Leckwasser vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen