DE1930834C3

DE1930834C3 - Device for draining oil and combustion residues in a cross-head internal combustion engine

Info

Publication number: DE1930834C3
Application number: DE19691930834
Authority: DE
Inventors: Hugo Dr.-Ing. Dr. 8901 Neusaess Scobel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1975-08-21
Also published as: BE751825A; DK130660B; DE1930834B2; DK130660C; DE1930834A1; CH503196A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abführen von öl- und Verbrennungsrückständen bei einer Stehenden, mit flüssigen, zu mehr oder weniger starker flückstandsbildung neigenden Brennstoffen betriebenen Kreuzkopfbrennkraftmaschine, welche einen den Kaum unterhalb des Kolbens gegenüber dem Trieb-%verksraum abdichtenden, einen Stopfbüchsenträger tnit einer gegenüber der im Betrieb hin- und hergehenden Kolbenstange abdichtenden Stopfbuchse haltenden Zwischenboden und gegebenenfallls ein bei Verwendung der Kolbenunterseite zur Verdichtung von Spülluft unmittelbar oberhalb des Zwischenbodens angeordnetes Ventilgehäuse aufweist, und deren Einrichtung zum Abführen des Öls bzw. der Verbrennungsrückstände aus einem konzentrisch zur Zylinderachse angeordneten, eine gegenüber dieser Achse geneigte Bodenfläche aufweisenden Ringraum mit einem an seiner tiefsten Stelle angeordneten Ablauf bestehtThe invention relates to a device for discharging oil and combustion residues in a Standing, with liquid, to be more or less strong fuel that tends to build up residues Cross-head internal combustion engine, which has a barely below the piston compared to the drive% verksraum sealing, a stuffing box carrier tn with a back and forth opposite the one in operation Piston rod sealing gland holding intermediate base and, if necessary, a when using the piston underside for the compression of scavenging air arranged directly above the intermediate floor Has valve housing, and its device for discharging the oil or the combustion residues from a concentric to the cylinder axis arranged, a bottom surface inclined with respect to this axis having an annular space with one on his the lowest point arranged drain

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit werden Kreuzkopfbrennkraftmaschinen großer Abmessungen heutzutage fast ausschließlich mit Schweröl betrieben. Da diese Brennstoffe einen erheblichen Anteil von unverbrennbaren Stoffen aufweisen, ist auch eine erhebliche Rückstandsbildung im Zylinder vorhanden. Durch dieFor reasons of economy, cross-head internal combustion engines are used large dimensions nowadays operated almost exclusively with heavy fuel oil. As these fuels have a significant proportion of incombustible Contain substances, there is also a considerable build-up of residue in the cylinder. Through the

ίο Konstruktion bedingt, vermischen sich diese mit dem Schmieröl der Zylinderlauffläche und werden außer durch die Abgase zum größten Teil von den Kolbenringen nach unten aus dem Zylinder abgestreiftίο Due to the construction, these mix with the Lubricating oil of the cylinder running surface and is mainly due to the exhaust gases from the piston rings stripped down from the cylinder

Um das Eindringen derartiger Rückstände in den Kurbelraum und damit eine Schädigung des Triebwerksöls zu verhindern, hat man deshalb schon, wie aus dem Buch von F. S a s s. »Dieselmotoren«, Bd. 2, »Die Maschinen und ihr Betrieb« aus dem Jahre 1957, S. 334, Bild 317 zu ersehen ist bei einer Kreuzkopfbrennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art den Zylinderraum vom Kurbelraum durch einen Zwischenboden getrennt, der mit einem eine Stopfbüchse für den Durchtritt der Kolbenstange aufnehmenden Stopfbüchsenträger versehen ist. Der Zwischenboden seinerseits ist dabei unter einer gewissen Neigung zur Achse angeordnet und weist an der tiefsten Stelle eine Ablaufleitung auf. um den Abfluß der Rückstände zu ermöglichen. Ferner weist diese Brennkraftmaschine im Hinblick darauf, daß die Kolbenunterseite zur Verdichtung von SpüHuft verwendet wird, ein mit einem Saug- und einem Druckventil versehenes Ventilgehäuse auf. Diese bekannte Motorausführung, bei der ein freier Ablauf der öl- und Verbrennungsrückstände bei Kreuzkopfbrennkraftmaschinen erfolgt, hat beim Betrieb mit schwerem Bunkeröl nicht mehr befriedigt. Da diese Brennstoffe einen erheblichen Anteil an unverbrennbaren Stoffen aufweisen, ist auch eine erhebliche Rückstandsbildung im Zylinder vorhanden. Die Rückstände haben die Zähigkeit, die etwa derjenigen einer Paste entspricht und die trotz der Wirkung des Spüldrucks und der Neigung der Ablaufleitung nicht mehr durch die vorgesehene Ablaufleitung abfließen können. Infolge ihrer Zähigkeit verstopfen die Rückstände den Ablauf sehr schnell, so daß sich größere Mengen auf dem Zwischenboden rasch ansammeln und damit die Funktion der Kolbenstangenstopfbüchse beeinträchtigen. Dadurch treten wiederum Ölverluste aus dem Kurbelraum auf, bzw. es wird das Eindringen der korrosiv wirkenden Rückstände in das Triebwerksöl begünstigt. Die angestauten Rückstände können auch zu Bränden führen, wenn durch abgelaufene Kolbenringe Funken in den Raum unterhalb des Kolbens dringen. Andererseits wird die von der Kolbenunterseite geförderte SpüHuft durch Anreicherung mit Rückständen so weit verschmutzt, daß sich die Spülschlitze zusetzen und die Spülung beeinträchtigt wird. Außerdem bewirkt die Oxidation der ölrückstände eine Erhöhung der Viskosität derselben, wodurch das Abführen immer größere Schwierigkeiten bereitet.About the penetration of such residues into the crankcase and thus damage to the engine oil one therefore has to prevent it, as from the book by F. S a s. "Dieselmotoren", Vol. 2, "Die Machines and their operation "from 1957, p. 334, Fig. 317 can be seen in a cross-head internal combustion engine of the type described above, the cylinder space from the crankcase through an intermediate floor separated, the one with a stuffing box support receiving a stuffing box for the passage of the piston rod is provided. The intermediate floor, for its part, is at a certain inclination to the axis arranged and has a drainage line at the lowest point. to allow the residue to drain away. Furthermore, this internal combustion engine has with regard to the fact that the piston underside for compression von SpüHuft is used, a valve housing provided with a suction and a pressure valve. These Well-known engine design in which the oil and combustion residues run off freely in cross-head internal combustion engines occurred, was no longer satisfactory when operating with heavy bunker oil. Because these fuels have a significant share of incombustible Contain substances, there is also a considerable build-up of residue in the cylinder. The arrears have a toughness which roughly corresponds to that of a paste and which despite the effect of the rinsing pressure and the inclination of the drain line can no longer flow through the provided drain line. As a result Due to their toughness, the residues clog the drain very quickly, so that larger amounts can be added quickly accumulate in the intermediate base and thus impair the function of the piston rod stuffing box. This in turn causes oil losses from the crankcase or the ingress of the corrosive residues in the engine oil. The pent-up residue can also too Fires can result if sparks penetrate into the space below the piston through expired piston rings. On the other hand, the flushing air conveyed from the underside of the piston becomes so due to the accumulation of residues so dirty that the flushing slots clog and the flushing is impaired. Also causes The oxidation of the oil residues increases the viscosity of the same, thereby reducing the drainage always causes greater difficulties.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, das Abführen von öl- und Verbrennungsrückständen bei einer stehenden, mit flüssigen, zu mehr oder weniger starker Rückstandsbildung neigenden Brennstoffen betriebenen Kreuzkopfbrennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art mit geringem Aufwand sicherzustellen. The object of the invention is now to remove oil and combustion residues a standing fuel operated with liquid fuels that tend to form more or less residues Ensure cross-head internal combustion engine of the type described above with little effort.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der triebwerksseitige Endabschnitt der Innenwand des Zy-According to the invention this is achieved in that the engine-side end section of the inner wall of the cylinder

linders als äußere Wandfläche zusammen mit als Boden- und innere Wandfläche dienenden Begrenzungsflächen am Zwischenboden bzw. am Stopfbüchsenträger oder am gegebenenfalls vorhandenen Ventilgehäuse den Ringraum bilden, in dessen ringförmige öffnung im Bereich des unteren Totpunktes ein triebwerksseitig vorstehender Rand des Kolbens zur Erzielung einer dem verstärkten Abführen der öl- bzw. Verbrennungsrückstandsmengen über den Ablauf dienenden Pumpwirkung im Ringraum eintaucht. Durch diese Maßnahme werden die zähflüssigen Rückstände durch den erhöhten Luftdruck im Ringraum schnell und sicher vom Zwischenboden entfernt, wobei durch deren gleichzeitige Erwärmung die Viskosität verringert und das Abfließen erleichtert wird. Die in dem Bereich des Ring-Spaltes an der engsten Stelle angesammelten zähflüssigen Rückstände von Kraftstoff und Öl werden durch das Eintauchen des Kolbenrandes in diesen Ringspalt nach unten weggedrückt und gelangen so in den an diesen Ringspalt anschließenden Ablauf. Die Gefahr des Verstopfens ist also im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen gänzlich ausgeschaltet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß außer dem Pumpeffekt auch noch ein mechanischer Reinigungseffekt des Kolbens an der Stelle des geringsten Quer-Schnitts des Abflußweges erreicht wird.linders as the outer wall surface together with boundary surfaces serving as the floor and inner wall surface on the intermediate floor or on the stuffing box support or form the annular space on the valve housing which may be present, in its annular opening in the area of the bottom dead center a protruding edge of the piston on the engine side to achieve a the increased removal of oil and combustion residue Submerges in the annulus via the drain serving pumping action. By this measure the viscous residues are removed quickly and safely due to the increased air pressure in the annulus Removed the intermediate floor, the simultaneous heating of which reduces the viscosity and prevents it from flowing off is facilitated. The viscous ones that have accumulated at the narrowest point in the area of the ring gap Residues of fuel and oil are removed by the plunging of the piston edge into this annular gap pushed downwards and so get into the drain following this annular gap. The danger the clogging is completely eliminated in contrast to the known devices. Another The main advantage is that, in addition to the pumping effect, there is also a mechanical cleaning effect of the piston is reached at the point of the smallest cross-section of the drainage path.

Aus der deutschen Patentschrift 1 099 791 ist zwar ein Tauchkolbenmotor bekannt, bei dem die Kolbenunterseite unmittelbar mit dem Triebwerksraum in Verbindung steht und der eine Schmierölfangvorrichtung aufweist. Bei diesem Motor soll jedoch das freie Heruniertropfen von Schmieröl in die Kurbelwanne unterbjnden werden, um einmal zu vermeiden, daß Schmieröl in den Bereich bewegter Teile, z. B. der Kurbelwelle, gelangt und so in unerwünschter Weise herumgeschleudert wird und zum anderen zu ermöglichen, daß das meist verunreinigte Öl nicht ohne vorherige Reinigung wieder dem Schmiermittelkreislauf zugeführt wird. Um dies zu erreichen, sind zwei axial übereinander angeordnete Fang- oder Sammelvorrichtungen vorgesehen. Die obere Sammelvorrichtung dient zur Aufnahme des Schmieröls, das von der Zylinderlaufbüchse abtropft. Das abtropfende Schmieröl aus dem Innern des Kolbens wird von der darunterliegenden, in den Kolben hineinragenden kragenförmigen Sammel- oder Fangvorrichtung, die nach oben hin offen ist, unmittelbar aufgefangen. Dur> h diese Anordnung wird eine Vermischung der gegebenenfalls einen unterschiedlichen Verschmutzungsgrad aufweisenden ölmengen verhindert. Durch die Bewegung des KoI-bens taucht dieser in die innere Sammelrinne ohne zu dichten ein. Dabei entweicht die darin befindliche Luft durch den in F i g. 1 erkennbaren Spalt zwischen der in den Kolben hereinragenden Wand und dom nach innen abgewinkelten Ende des Kolbens. Bei einer derartigen Anordnung kann somit kein Druckaufbau stattfinden und damit das verschmutzte und abgestreifte öl von der Zylinderlaufbüchse aus der Sammelrinne entfernt werden. Da sich bei dieser Motorgattung zwischen dem Zylinder und dem Kurbelraum kein Zwischenboden befindet, erfolgt keine Kompression beim Abwärtsgehen des Kolbens der in diesem Raum befindlichen Luft. Die Luft entweicht direkt in den Triebwerksraum. Wir haben es demnach nach der bekannten Anordnung mit einem drucklosen ölabfluß zu tun. Verbrennungsrückstände vermögen somit die Ablaßquerschnitte sehr schnell zuzusetzen. Diese Gefahr ist besonders groß, da die Kolbenunterkante bei jedem Abwärtshub Öl mit Verbrennungsrückständen von der Zylinderlaufbuchse zu den Ringnuten schiebt, jedoch hierbei keinen Druck in diesen Ringnuten aufbaut Schließlich bestehen die Fangvorrichtungen nach dieser bekannten Anordnung aus einer komplizierten Anordnung von Kanälen und Nuten, die somit einen erheblichen Bauaufwand erfordert From the German patent specification 1 099 791 a plunger piston engine is known in which the piston underside is directly connected to the engine room and a lubricating oil catcher having. With this engine, however, lubricating oil should drip down freely into the crankcase to prevent lubricating oil from getting into the area of moving parts, e.g. B. the crankshaft, arrives and is thus thrown around in an undesirable manner and to enable the other that the mostly contaminated oil is not fed back into the lubricant circuit without prior cleaning will. To achieve this, there are two catching or collecting devices arranged axially one above the other intended. The upper collecting device is used to collect the lubricating oil from the cylinder liner drips off. The dripping lubricating oil from the inside of the piston is drawn from the Collar-shaped collecting or catching device protruding into the piston, which is open at the top is caught immediately. This arrangement results in a mixture of the possibly one Prevents different amounts of oil exhibiting different degrees of pollution. By moving the KoI-ben this dips into the inner collecting channel without sealing. The air inside escapes by the in F i g. 1 visible gap between the wall protruding into the piston and the dome inwards angled end of the piston. With such an arrangement, no pressure build-up can therefore take place and thus the contaminated and stripped oil is removed from the cylinder liner from the collecting channel will. Since there is no intermediate floor between the cylinder and the crankcase in this type of engine, there is no compression when the piston goes down the air in this space. the Air escapes directly into the machine room. We therefore have it with us according to the known arrangement to do a pressureless oil drain. Combustion residues are therefore very capable of the drainage cross-sections add up quickly. This danger is particularly great because the lower edge of the piston carries oil with every downward stroke Combustion residue from the cylinder liner to the ring grooves pushes, but no pressure builds up in these annular grooves Finally, the safety gears are based on this known arrangement from a complicated arrangement of channels and grooves, which thus requires considerable construction costs

Als zweckmäßig hat es sich noch erwiesen, den vom Ringraum abgehenden Ablauf mit einer in Abströmrichtung öffnenden Rückschlagklappe zu versehen. Hierdurch wird verhindert, daß über die gemeinsame Ablaufleitung bei Mehrzylindermaschinen Druckstöße anderer Zylinder entgegen der Ablauf richtung wirksam werden und den Schmutzablauf gefährdeaIt has also proven to be useful to connect the outflow from the annular space with one in the outflow direction to be provided with opening non-return valve. This prevents over the common Discharge line in multi-cylinder machines, pressure surges from other cylinders are effective against the discharge direction and endanger the drainage of dirt

Schließlich wurde noch als vorteilhaft erkannt entweder den vorstehenden Kolbenrand oder den triebwerksseitigen Endabschnitt der Innenwand des Zylinders sowie die hierzu parallel verlaufende, als innere Wandfläche des Ringraumes dienende Begrenzungsfläche am Zwischenboden bzw. am Stopfbüchsenträger oder am gegebenenfalls vorhandenen Ventilgehäuse mit außen- bzw. innenspannenden Dichtringen zu versehen. Hierdurch ist es möglich, einerseits die Pumpwirkung zu erhöhen und andererseits ein größeres radiales Spiel des Kolbens zu ermöglichen.Finally, either the protruding piston edge or the one on the engine side was recognized as advantageous End section of the inner wall of the cylinder and the one running parallel to it, as the inner one Wall surface of the annular space serving boundary surface on the intermediate floor or on the stuffing box support or to be provided with externally or internally clamping sealing rings on the valve housing that may be present. This makes it possible, on the one hand, to increase the pumping effect and, on the other hand, to increase the radial effect Allow the piston to play.

In der schematischen Zeichnung ist eine Ausführungsmöglichkeit des Bereichs des unteren Kolbenrandes im unteren Totpunkt im Schnitt dargestellt.The schematic drawing shows an embodiment of the area of the lower edge of the piston shown in section at bottom dead center.

Im Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine wird der Kolben 2 mit der Kolbenstange 3 in üblicher Weise durch die nicht dargestellte Kurbelwelle axial hin- und herbewegt. Der Kolben 2 weist dabei einen triebwerksseitig vorstehenden Rand 4 auf. Der Kolben 2 mit seinem vorstehenden Rand 4 bewegt sich in dem Bereich des unteren Totpunktes, der durch die Innenwand des Zylinders 1 als äußere Wandfläche und der inneren Wandfläche 5 des Stopfbüchsenträgers sowie der Bodenfläche 6 des Zwischenbodens begrenzt ist. Durch diese Begrenzungsflächen wird ein Ringraum 7 gebildet. Dieser Ringraum 7 weist eine ringförmige öffnung 11 auf. Der Kolbenrand 4 taucht in den Ringspalt 7 mit relativ geringem radialen Spiel ein. Der Boden des Ringraumes 7 ist nach außen hin geneigt. Beim Abwärtsgehen des Kolbens werden die verschmutzten ölrückstände von der Zylinderwand nach unten in den Ringraum 7 abgestreift. Sobald nun der untere Kolbenrand 4 in den Ringraum 7 eintaucht, folgt eine Verdichtung der darin befindlichen Luft, die eine kräftige Luftströmung in Richtung auf einen an dem Ringraum 7 anschließenden Ablauf 8 bewirkt. Um eine Beeinflussung des Ablaufs 8 durch andere Zylinder bei Mehrzylindermaschinen zu vermeiden, ist jeweils eine Rückschlagklappe 9 in diesem Ablauf 8 vorgesehen, die in Strömungsrichtung öffnet. Um ferner die Pumpwirkung zu erhöhen und ein größeres radiales Spiel des Kolbens zu ermöglichen, sind an der Innenwand des Zylinders 1 sowie der hierzu parallel verlaufenden, als innere Wandfläche 5 des Ringraumes 7 dienenden Begrenzungsfläche am Zwischenboden außen- bzw. innenspannende Kolbenringe 10 vorgesehen.In the cylinder 1 of an internal combustion engine, the piston 2 with the piston rod 3 is in the usual way axially reciprocated by the crankshaft, not shown. The piston 2 has an engine side protruding edge 4 on. The piston 2 with its protruding edge 4 moves in the area the bottom dead center, which is through the inner wall of the cylinder 1 as the outer wall surface and the inner Wall surface 5 of the gland support and the bottom surface 6 of the intermediate floor is limited. By an annular space 7 is formed on these boundary surfaces. This annular space 7 has an annular opening 11 on. The piston edge 4 also dips into the annular gap 7 relatively little radial play. The bottom of the annular space 7 is inclined towards the outside. When going down of the piston, the contaminated oil residues from the cylinder wall down into the Annular space 7 stripped. As soon as the lower edge of the piston 4 dips into the annular space 7, compression follows the air contained therein, which creates a powerful air flow in the direction of one of the annular space 7 subsequent sequence 8 causes. To influence the process 8 by other cylinders in multi-cylinder machines to avoid, a non-return valve 9 is provided in this process 8, which in Direction of flow opens. In order to also increase the pumping effect and a greater radial play of the piston to enable, are on the inner wall of the cylinder 1 as well as the parallel to this, as inner Wall surface 5 of the annular space 7 serving boundary surface on the intermediate floor outside or inside clamping Piston rings 10 are provided.

Der Ringraum 7 kann entweder als selbständiges, auf den Zwischenboden gesetztes Bauteil ausgebildet sein oder mit diesem aus einem Stück bestehen bzw. durch entsprechende Ausbildung des Kolbenstangenstopfbüchsenträgers oder des Ventilgehäuses bei Verwendung der Kolbenunterseite zur Verdichtung von Spülluft gebildet werden.The annular space 7 can either be designed as an independent component placed on the intermediate floor or consist of one piece with this or by appropriate design of the piston rod gland carrier or the valve housing when using the piston underside to compress the scavenging air are formed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for discharging oil and combustion residues in the case of a standing, with liquid, more or less strong residue formation fuel-prone crosshead internal combustion engine, which has a stuffing box support that seals the edge below the piston from the machine room a stuffing box that seals against the piston rod that moves back and forth during operation Intermediate bottom and, if necessary, one when using the bottom of the piston for compression von SpüHuft has valve housing arranged directly above the intermediate floor, and their Device for discharging the oil or the combustion residues from a concentric arranged to the cylinder axis, having a bottom surface inclined with respect to this axis Annular space with a drain arranged at its lowest point, characterized in that that the engine-side end portion of the inner wall of the cylinder (1) as the outer Wall surface together with boundary surfaces serving as bottom and inner wall surfaces (5, 6) on the intermediate base or on the stop sleeve carrier or on the valve housing that may be present form the annular space (7), in the annular opening (11) in the area of the bottom dead center On the engine side protruding edge (4) of the piston (2) to achieve increased discharge the amount of oil or combustion residue via the drain (8). Pumping effect in the annulus (7) immersed

2. Device according to claim 1, characterized in that the outgoing from the annular space (7) Drain (8) is provided with a non-return valve (9) opening in the outflow direction.

3. Device according to claim 1, characterized in that that either the protruding piston edge (4) or the engine-side end section the inner wall of the cylinder (t) and the parallel to it, as the inner wall surface (5) of the Annular space (7) serving boundary surface on the intermediate floor or on the stuffing box support or Provide externally or internally clamping sealing rings (10) on the valve housing, if present is.