DE1940372U - Leichtmetallkolben fuer brennkraftmaschinen, kompressoren, pumpen u. dgl., dessen kolbenringnuten durch stahleinlagen verstaerkt sind. - Google Patents

Description

PATENTANWALT

DR. HEINRICH HERMELINK

8 Mündien-Obermenzing
Apolloweg 9, Telefon 572743

• 19? 956*12./,.66

■>₉ den 7 ο April Ι9ββ A 21 - Ö£>» Hk/Hi

Mario agostinons₅ Via Boifava 25» Brescia (Italien)

Leiehtmet al !kolben für Brennkra£ tmaschimen, "Kompressoren, n uaö dgl** dessen Kolbenringntaten dureh. stahl einlagen verstärkt sind*

Di© Abdiclitimg des Kolbens von Brennkraftmaschinen, Kompressoren, Pumpen irncL dgl. gegen die ZyliMerwanä wird bekanntlich elurch Kolbenringe erzielt, UIq sich einerseits gegen die Zy>= linderwanä vtnü andererseits gegen entsprechende Hüten im KoI- , bea abstützen« Sine wirksame Abdichtung kann hierbei hut eraielt werden _f· w&ml die Seitenflächen eier Kolbenringnuten intakt bleiben κ da hiervon auch, die richtige Arbeitslage der an der ZyXindewanö anliegenden 7läche der Kolbenringe abhängt. Sind die Seitenflächen der Kolbenringnuten einwandfrei, so bleibt auch bei Abnutsung der Kolbenringe die Abdichtung erhalten, ¹SPeU die an der ZyIinösryand anliegende Fläche sich ständig erneuert, wie in Pig» (1 gezeigt ist» Hier ist mit a der neue Kolbenring und mit b der in der richtigen Weise abgenutzte Kolbenring bezeichnet«.

An£ den Kolbenring wirken verschiedene Kräfte ein» die in Fig₉ ^stellt sindο Diese sindt

öle Kraft A ÜBS Veybrennungsgasesi

die von eier Seibung des Kolbenrings an des* Zylindeswaaä Kräfte B

die von des? Massenträgheit des Kolbenrings heffrühreadea Kräfte C*

Alle diese Kräfte wirken, auf die Seiten-Wände der lolbearingnut ein und wisken somit zusammen_s um sie in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen verschieden absunutaen»

Bsi den .modernen Dieselmotoren ist durch die hohen Drücke und Temperaturen eine besonders hohe Beanspruchung der Kolbenring- nnt&a gegeben«, weil ä^s Leichtmetall bei höheren Temperaturen eine sehr geringe mechanische Widerstandskraft hat,. Das gilt besonders JPür ä&i uem. Brennraum am nächsten liegenden Kolbenring« •Unter eier Einwirkung ,der verschiedenen Kräfte verlieren öle Singnuten ihren rechteckigen Querschnitt und suchen einen trapez-» föwiigen Querschnitt anaunehmea, wie in Fig« 3 und 4 geseigt ist« Dadiircliisirä die Führung der Kolbenringe verschlechtert _? so daß diese sich vertonten und infolgedessen eine abgerundete oberfläche annehmen_e wie Fig* 5 zeigt. Dadurch wird die Abdichtungs» wirlamg verschlechtert, verbrennungsgas kann eindringen und die Seteierschicht zerstören« Bs tritt eiste erhebliche Temperatur-* ■eraöixung auf, Üie aum weiteren Verschleiß des Kolbenrings und

seiner-Nut beiträgt. Schließlich können durch den Aufschlag der hin- und herrutschenden Kolbenringe sogar die zwischenwände arischen den einseinen Nuten nachgeben und brechen. Diese Effekte sind noch ausgeprägter bei Motoren sit Vorverdichtung.

Ss bleibt also keine andere Wahl, als die Kolbenringnuten mit Einlagen aus einem Werkstoff mit hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit bei äen Betriebstemperaturen zu versehen« Hierfür sind sahireiche Lösungsvorschläge bekannt, die aber alle au ernsten Schwierigkeiten geführt haben» Im allgemeinen xrexäen Ringe aus Gußeisen oder Stahl verwendet» die ringsum geschlossen sind und sich deshalb der starken Wärmeausdehnung der Aluminium! egiemsigen widersetzen, weshalb sie sich auf die Dauer in ihren Sitzen verschieben. Außerdem ergibt sich bei diesen Lösungen ein veT*- schlechterter Wärmeübergang»

Man hat daraufhin die Lösung das Problems mit offenen Konstruktionen versucht,, die der Wärmeausdehnung des Kolbens Iceinen Widerstand entgegensetzen, indem in den Kolben Stahlplättchen eingesetzt sind, die vertikal nnä horizontal oiane gegenseitige Verbindung angeordnet sind xmä Stutsflachen erhöhten Widerstandes gegenüber der Aluminiumlegierung für die Kolbenringe darbieten»

Aber auch dieses Vorgehen hat bisher niclit zu befriedigenden

die s© eingesetzte "Blättchm

dem Solbe&d&g aufgenommen® Last saS eine praktisch, Fliehe des? Aäxmd&iTunlegieruag» auf de^ sie sieh

«ad <äies@ damit lsi gleielaes' Weise baaa Isoamt SSp dad die AltamiaiiiMfläclies welche diese Xsast nicht veaigo? bsaaspr-mclit WiM₅ als wean sie öle Last unmittelbar vom Kolbeaa^iag empfangen vfirde, ^obei sieh äas Binlageplätt a^ueia nocia versclilebt iiad dadurch rasch nocla weit größere anricSitet als ohrae jede Verstär-icusigseinlage«. Die b<stee£i?eaäea Einlagen habea also öle gleiche wirkung₉ als ob mfcea? einer SSuIe₉ di$ aiaf einem weichen untergrund aufsteht, eisie Stahlplatte rait den gleichen Abmessungen wie die _Säule Selbst untergelegt wäre* sie neJimesi eiae Last X at?.f der Fläche rand übertragen die gleiche Last X auf praktisch die gleiche Y Ü&T Aluminiumlegierung,, auf der sie aufliegen»

ά&τ Erfindung ist es₅ äiese lachteile au vermeiden und die Vorteile der offenen strukturen» bei denen sich Stahlflächea mit Aluminiumfläehen abwechseln, im die Wärmeabführung su vers^o trotadera beiaubehaltsn«.

ist der erfindungsgeHiät3e Leichtmetallkolben mit· eiage~ gossesaen EinlageplSttchen aus stahl oder dgl» sur Verstärkung der Kolbenringauten Sadurcla gakenEg;eich23.et_ä äaß jedes

stäx&tmgsplättc&en ei&ea Pw.8 besitzt, dessea Breite g^SBe? als

die Dicke des eigentlichen Ve^stästaagsplättehens ist« das fe^» ner Veräicteagen des Plättchens <äo&t vorhanden siaä_e wo das Plättchen von «ten Kolbeariagautea geschnitten wird,, wob©! diese Vestilc&nngeo. ebenfalls eine größere Breite als die Dieke des VerstäÄmgsplHttebsns Imbea» und daß seitliehe f/eit@ren Vergrößerung der Auf lagePläclie beitragen.

dieser Konstruktion ist <äie AuPlsgefläche des plättchens auf dem Aluminiim -weit größer· als die des Kolbenrin-gs mit dem VerstSrtengsplättclaen» Dadurch tritt eine Druckyeffteiluag ein ηηά die spezifische Druickbelast-uag_ der Aluminiumlegierung ist. erheblicli geringer als bei unmittelbarer BerUhafung dess icolbenrings mit öer lolbenringaut« Ss läßt sich .leicht erreichen, daß die spesifische Belastung der Leichtmetallegiertaag geringer als die aiilSssige Höchstlast ist«, Das Ve3?stärlcungsplä5:t·-' chenverhält sich also in diesem Falle so_s wie .^irenn ein Pfeiler mit einem sockel versehen ist, der eine wesentlich größere Fläche als äex· Pfeiler einnimmt und so die Last auf einen weichen gTwaä. verteilen kann* ohae dessen Belastungsgrenze zvl" ilb ten.

Die Erfindung viva nachstehend an Hand Sex¹ Zeichnung erläutert. Hierin sinds

•Fig.« β und T.Voräes?« ™<ä Rückansicht eines ea?£inaungsgemäßen Yar·»

ns la perspelctivischer. D&rstelitmg,

- β

FIg₀ 8 die perspolet irische Darstellung einer Verstärkungseinlage nach üem Äusfrasen <äer Koibenringxiuten und

Fig. 9 öle teilweise aufgebrochene .Ansicht eines mit Serartigen Einlagen versehenen Kolbens»

lsi den es?j?isctaigs gemäß en Leiclitm&tallkolbea sind auf den ürafaag verteilt Binlageplätteilen 1 eingegossen, die ans Stabil oder einem sonstigen ^iclerstandsfähigen Werkstoff bastenen» Jede Verstärkungs« einlage"1 besitzt erfindiansgemäß einen Fuß S₉ dessen Breite L so berechnet ist? cia£ bei der erwarteten Höchstbel&stiang die Widerstaadsfähigkeit aes 1 ei ent sie tails an der Stelle, auf welcher sich der Fuß abstütst, nicht Übes.'scnritten wird» Entsprechend äe:a Sonen«, an denen cie Solbenrir.gnuten 8 angebracht werden sol lea. _NsiM Verstärkungen 3 und 4 vorgesehen» deren Breite M größer als ä±-& normale DiQkQ S der verstärlcungseinlagen ist» Der Zweck, dieser Verbreiterungen ist es_ä eine ^orc esenriebene Last aufjaelimea zu lcönnsn, ohne daß öas ganae Sinlaceplättchen dicker gemacht werden muß ο Hierdurch leann eine Ge^iclitscinsparimg erzielt werden.

Asi hinteren Teil jedes Plättchans 1 sind schließlich VerdicJkungen 5 geg@saeinax).de3? versetzt angebrac lit ₉ dia <3asu dienen ₉ €as PlattiE lolben "beim Guß zu verankern tand exzentrische Belastungen

Dia Plättchen I₉ die noch /sei ti ic lien VerstHrkungsrippen β im Anan die Verdickuiigen 3 land 4 versehen sind, um die Auflage-

£31 eke su TOsgs&Segm* sisifi s%£i&i im Kopf fies Solbeas

sie iea ÄSsÄatessgexi des Kolben© B?ei £©!$©:« feftaaea« dem G^B wejfäea öle Bialageplättclaea ^oa den Hutea

wlü es»geb@a so aa den Kolbea^iaga steiles höhen tfiaesstasröes _e €1« ©p.cB. tmte?

Die so aageo£N3aet«a Siaiagmi ve;rti|iie&· die von amfgeaosameae l«ast auf-'eine Fläche der Aliimiatoralegi<82Mmg

mm öle Last su absorbierea, olme öle des¹ Legiesnmg zu Überscteeiteiis Diese Lastverteiluag dem FuB S und den Sippea β besorgt. Wegen der Piäclie demselben ist die Druckest je Flächeneinlieit ciiesid geringer» Fernes¹ bleibt €ie Anlagefläehe des die abweeiiselnd aus Leiehtmetall uaä. aus Stall! bestellt» ebea Tanö trotzdem ist die WarHieabfuhiruag in Iceiaer l'öise So wird geis-ätoleistets daß des¹ Querschnitt der g bleibt, wie es eingangs gefordert wurde

Damit werden' <toeii die erfindunjegemäße Konstruktion alle ©la

gsscliildertea Nachteile u:iü Gefahren eines Hachgebeas der Kolbenringnuten ausgeschaltet.

Claims (1)

1. RA.191956*12.4.66

   PATENTANWALT

   HEINRICH HERMEUNK

   8 Mfindien-Obertnenzfng
   A ··.ί:·»ν?£> 9, Telefon 57 1743

   A S1 -Dap

   5» Bs?es«$ia (ita

   A S S ρ ?'ü C

   Leichtmetallkolben Jrfe BresntoaLPtm&scainea,, Kompressoren „ tmd dgl·, dessen Kblbe&ringnuten Ättrcli eingegossene aus stahl ooer dgl. verstärk? sind

   FmS (2) besitzt, dessea Breite (L) größen als Sie Dic&e (S) ö©s eigeatliclieB BinlageplEttcheas ist_p daß das Sisilasfeplättcfoea f-eraer Veräictongen (3_e 4) aa Stellen aiaBfeist,, an deaea das Plättchen äuKsh die auten (S) g.escimittea. wird» wobei die Breite (M) dieser dickimgea eb^i^alls QTöBer als die öic^e (S) des eigentlich Plättchens ist» tsnä daß seitliche Sippen (6) siai⁴ weiterem gffößeraag der Äalageflache €e:5 PlSttcheas aa dem umgebeadea Leichtmetall "beitragea*

   Leiehtsetallkolbesi aach Anspruch 1 * <äaö"orc1a gekennseiclmet-» .daß die verbreiterten Plächea C^₅ β) so große Abmessungen daß bei des- nuchstmöglicliesi $<alastrung üuroh die Solbenringe die auf öas L eicht met all äiisgeilbt^a öillete die Festigkeit selbes sieht üfoes^teigen»