DE19651112C5

DE19651112C5 - Dichtungsvorrichtung für eine Motorkolbenstange

Info

Publication number: DE19651112C5
Application number: DE19651112A
Authority: DE
Inventors: Mario Kashiwazaki Kuribayashi; Toshiei Kashiwazaki Ihara
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: CN1097185C; GB2307956A; JPH09159028A; CN1155044A; US5788246A; DE19651112C2; GB9624580D0; DE19651112A1; GB2307956B; JP3957778B2

Abstract

Dichtungsvorrichtung zum Abdichten einer in einer Stopfbuchse hin- und herbeweglich angeordneten Kolbenstange, zur Verwendung in einem Zwei-Takt-Großdieselmotor für Seefahrzeuge, mit:
einem aus einem oberen Seitengleitschienenelement (2), einem unteren Seitengleitschienenelement (3) und einem Steg (4) mit einer ringförmigen Nut (6) an dessen äußerer Umfangsseite einstückig ausgebildeten Ölabstreifring (1) aus Stahl, der an einer Stelle in Querschnittsrichtung durchtrennt ist,
einer in die ringförmige Nut (6) eingepassten ringförmigen Schraubenfeder (7), die im gedehnten Zustand den Steg (4) diametral nach innen gegen die Kolbenstange (8) drückt, wodurch innere Umfangskantenflächen der oberen und unteren Seitengleitschienenelemente (2, 3) gegen eine äußere Umfangsfläche der Kolbenstange gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
der Ölabstreifring (1) über seine gesamte Umfangslänge einen M-förmigen Querschnitt aufweist und dessen Wandstärke über seinen Querschnitt im Wesentlichen konstant ist, und
die ringförmige Nut (6) eine Anzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Ölbohrungen (5) aufweist, die auf die Nut (6) beschränkt...

Description

Die Erfindung betrifft eine Stangendichtungsvorrichtung zur Bewirkung einer Dichtung um eine Welle bzw. einer Stange, die sich in axialer Richtung hin- und herbewegt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Dichtungsvorrichtung für eine Kolbenstange, die in Zwei-Takt-Großdieselmotoren oder ähnlichem für Seefahrzeuge verwendet wird.
In einem Zwei-Takt-Großdieselmotor für Schiffe ist im allgemeinen eine Trennwand zwischen der Spülkammer und der Kurbelkammer bzw. der Kurbelgehäusekammer des Motors vorgesehen, und eine Kolbenstange bewegt sich in einer Stopfbuchse hin und her, die zur Unterbringung einer Kolbendichtungsvorrichtung in der Trennwand vorgesehen ist.
Die Kolbendichtungsvorrichtung, die in der Stopfbuchse untergebracht ist, hat im allgemeinen in ihrem oberem Abschnitt, nämlich auf der Seite der Spülkammer, einen luftdichten Ring, um die Luftundurchlässigkeit der Spülkammer aufrecht zu erhalten. Ein Ölabstreifring ist am unteren Abschnitt der Kolbendichtungsvorrichtung angebracht, nämlich auf der Seite der Kurbelkammer, um den Ausfluß von Schmieröl von der Kurbelkammer zur Spülkammer zu behindern bzw. zu blockieren, da sich die Kolbenstange hin und her bewegt.
Der Ölabstreifring weist eine Kombination von Ringsegmenten auf, die durch die Teilung eines Rings – wie in Ansicht A von 9 gezeigt – in diametrischer bzw. diametraler Richtung in eine Vielzahl von Segmenten (drei in der Darstellung) erhalten werden, sowie eine Kombination von Ringsegmenten, die – wie in Ansicht B von 9 gezeigt – durch Teilung eines Rings in tangentialer Richtung in drei Segmente erhalten werden. Um diese zwei Arten von Ringen, die mit A und B bezeichnet sind, wird jeweils um den äußeren Umfang eine Spiral- bzw. Schraubenfeder herumgelegt, und die Ringe werden aufeinander gelegt, wie in Ansicht C von 9 dargestellt. Die aufeinander gelegten bzw. überlagerten Ringe A und B werden in eine Ringnut eingepaßt, wie in 10 dargestellt. Die innere Umfangsoberfläche des Ölabstreifrings wird durch die zusammenspannende bzw. – pressende Kraft der Schrauben – bzw. Schraubenfedern unter Druck in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche einer Kolbenstange gebracht, wodurch der Ring als Einrichtung dient, um einen exzessiven Ölverbrauch durch Abstreifen des Schmieröls zu verhindern, das sich selbst an der Oberfläche der Kolbenstange anheftet und versucht, in die Spülkammer zu wandern, wenn sich die Kolbenstange hin und her bewegt.

Ein derartiger Ölabstreifring ist beispielsweise aus der DE 851 881 bekannt.

Konventionelle Ölabstreifringe dieser Art, die in einer Kolbenstangendichtungsvorrichtung verwendet werden, enthalten eine Bauart, bei der in der Umfangsoberfläche, welche die äußere Oberfläche der Kolbenstange berührt eine Umfangsnut vorgesehen ist. Kleine Löcher bzw. Bohrungen sind vorgesehen, die sich von der Nut diametral erstrecken, um so zur Erleichterung der Rückführung und des Abströmens des Schmieröls zu dienen, das abgestreift worden ist.

Diese konventionellen Ölabstreifringe werden aus hochwertigem Gußeisen, phosphorarmem Gußeisen, Kupferlegierungen oder Harzmaterial hergestellt, wobei sie in einer Anzahl von Stufen in der Art installiert sind, wie dies in der Schnittansicht von 10 gezeigt ist.

Der konventionelle gespaltene Ring bzw. Spaltring wird durch die zusammenpressende Kraft der ringförmigen Schraubenfeder, die an dessen äußerer Umfangsseite angeordnet ist, nach innen gedrängt, wobei die innere Umfangsoberfläche eines jeden Ringsegments in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange gebracht wird, so daß die Funktion des Abstreifens des Schmieröls von der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange erfüllt wird. Im Fall eines konventionellen Ölabstreifrings aus Gußeisen oder aus einer Kupferlegierung ist jedes Ringelement, das den Spaltring bildet, in Form eines Blocks mit hoher Steifheit hergestellt. Wenn somit ein Unterschied zwischen der Krümmung des inneren Umfangs des betreffenden Ringsegments und der Krümmung des äußeren Umfangs der Kolbenstange vorhanden ist, sind die Ringsegmente folglich trotz der zusammenpressenden Kräfte, die von den ringförmigen Schraubenfedern aufgebracht werden, nicht dazu fähig, sich so zu verformen, daß sie der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange folgen können. Das heißt, daß die innere Umfangsoberfläche jedes Ringsegments nicht dazu fähig ist, die äußere Umfangsoberfläche der Kolbenstange über den gesamten Segmentumfang zu berühren, was zur Folge hat, daß sich ein Spalt zwischen der Oberfläche der Kolbenstange und der inneren Umfangsoberfläche des Ringsegments bildet. Zusätzlich erhält die äußere Umfangsoberfläche der Kolbenstange infolge des lokal gleitenden Kontakts zwischen der Kolbenstange und dem Ringsegment Kratzer und sie wird einem exzentrischen Verschleiß ausgesetzt, wodurch ein Teil des Schmieröls nicht abgestreift wird. Somit ist es schwer, ein befriedigende Durchführung des Ölabstreifens zu erreichen.

Im Falle eines konventionellen Ölabstreifrings aus einer Kupferlegierung, welche ein verhältnismäßig weiches Material darstellt, paßt sich der Ring bald der äußeren Umfangsform der Kolbenstange an, die mit dieser in Gleitkontakt steht, wodurch verhältnismäßig früh eine Gleitfläche gebildet wird, die sich nach der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange richtet. Dies ist vorteilhaft, da eine verhältnismäßig gute Luftdichtigkeit erhalten wird. Wenn je doch der Verschleiß fortschreitet, wächst die Kontaktfläche zwischen den Gleitflächen des Rings und der Stange, so daß sich der Kontaktflächendruck der pro Einheit der Kontaktfläche vermindert. Das Problem, das daraus resultiert ist, daß die Ölabstreiffunktion beeinträchtigt wird und daher der Ölverbrauch ansteigt.

Es sind verschiedene Auswege zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems der Ölabstreifringe, die aus Gußeisen oder Kupferlegierungen bestehen, vorgeschlagen worden. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, ein äußerst präzise hergestelltes Teil bzw. einen Gegenstand zu verwenden, der durch die Anwendung einer ausrichtenden Wärmebehandlung bei der Herstellungsstufe und einer korrigierenden Bearbeitung erhalten wurde, um Verformungen zu eliminieren, die durch innere Spannungen nach der Erst-Bearbeitung verursacht worden sind. Weiterhin wurde vorgeschlagen, die tatsächlich einander gegenüberliegenden Teile bei der Montage des Ölabstreifrings zusammen zu passen, um die Abmessungen dieser aneinander anliegenden Teile anzupassen.

Diese Auswege verursachen jedoch zusätzlichen Arbeitsaufwand und führen zu einer Erhöhung der Ausgaben. Wenn die zylindrische Form der Kolbenstange unregelmäßig ist, wird die Verwendung eines mit Hochpräzision hergestellten Gegenstands (Ölabstreifrings) oder ein Zusammenpassen der tatsächlich in Kontakt stehenden Teile nicht zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme führen.

Falls als Material für den Ölabstreifring ein Harz, wie zum Beispiel Ethylentetrafluorid verwendet werden, wird sich der innere Umfang des Rings, infolge der niedrigen Festigkeit dieses Materials schnell an die äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange anpassen. Dementsprechend kann anfangs ein exzellentes Ölabstreifverhalten erreicht werden. Mit fortschreitendem Einsatz nimmt jedoch, das Harzmaterial das Schmieröl auf, weicht als Folge davon auf und ist erhöhtem Verschleiß ausgesetzt. Es wird sehr bald notwendig, die Teile zu ersetzen, was ein aufwendiges Vorgehen und zusätzliche Kosten erfordert.

Aus dem Dokument US-A-1,309,075 ist eine Ringanordnung bestehend aus mehreren Segmenten bekannt, die nur bereichsweise einen H-förmigen Querschnitt haben. Diese Mehrzahl von Segmenten, die einen Ring bildet, ist mit einem zweiten Ring zu einer Packung zusammengefügt. An den sechs Stellen, an denen die Ringanordnung einen H-förmigen Querschnitt hat, sind Ölbohrungen ausgebildet.

In Dokument US-A-2,191,265 ist eine Ringanordnung zur Verwendung in einer Stopfbuchse um eine sich bewegende Stange oder eine Welle offenbart, wobei die Ringanordnung aus mehreren Segmenten besteht, die nur bereichsweise einen H-förmigen Querschnitt haben. Diese Mehrzahl von Segmenten, die einen Ring bildet, ist mit einem zweiten Ring zu einer Packung zusammengefügt.

Die US-24 52 503 und US-28 48 288 offenbaren Kolbenringe zur Verwendung in Zylindern, wie sie in Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung vorgesehen sind, und es ist die Hauptaufgabe dieser Ringe, einen Durchgang von übermäßigem Öl vom Motorgehäuse in den Brennraum durch Abstreifen des Öls von den Zylinderwänden zu verhindern. Derartige Ringe sind in einer ringförmigen Nut des Kolbens angeordnet und haben einen ringförmigen Ölabstreifring mit einem M-förmigen Querschnitt, der aus Stahl besteht, ein oberes Gleitschienenelement und ein unteres Gleitschienenelement, einen Steg, der oben und unten in das obere bzw. das untere Gleitschienenelement übergeht und an seiner inneren Umfangsseite eine ringförmige Nut hat, und eine ringförmige Schraubenfeder, die in die ringförmige Nut eingepaßt ist, um den Steg diametral nach außen in Richtung der Zylinder wand zu drücken, wodurch äußere Umfangskantenflächen der oberen und unteren Gleitschienenelemente unter Druck in Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche der Zylinderwand gebracht werden. Zur Vergrößerung der Flexibilität der Kolbenringe sind Ausnehmungen bzw. Schlitze in dem Ölabstreifring angeordnet, die sich ausgehend von dem Nutbereich des Stegs bis in die Gleitschienenelemente hinein erstrecken.

Aus der US 2,631,908 ist ein Kolbenring für Brennkraftmaschinen bekannt, der aus einem Stahlblechstreifen mit M-förmigem Querschnitt ausgebildet ist.

Schließlich zeigt und beschreibt die DE 23 51 850 A1 einen elastischen Abstreifring aus Stahl mit zwei Abstreifkanten zur Flüssigkeitsabtreifung an Kolbenstangen, der einen H-förmigen Querschnitt in Teilbereichen seines Umfangs aufweist.

Ausgehend von der DE 23 51 850 A1 besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Dichtungsvorrichtung zum Abdichten einer Motorkolbenstange, welche in einer Stopfbuchse hin- und her bewegbar ist, zu schaffen, die ein ausgezeichnetes Ölabstreifverhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Dichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 2, 3 oder 4 gelöst.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es wünschenswert, die Haltbarkeit bzw. Standzeit des Ölabstreifrings zu verbessern, indem auf einen Gleitabschnitt des Ölabstreifrings mit Nitrier bzw. Nitritbehandlungen, wie zum Beispiel mit weichen Nitriden, Eisennitriden, Gasnitriden und ähnlichem, mit Beschichtungs bzw. Plattierbehandlungen, wie z.B. Chrombeschichtung und Ni P Verbund Diffusionsbeschichtungen, und mit CVD und PVD Behandlungen eine verschleißresistente Schicht aufgebracht wird.

Es ist auch möglich, die Anfangs- bzw. Früh-Laufeigenschaft durch Ausbildung einer Oberflächenschicht mit Fe3O4, durch Parkerisieren, und durch Sn-Beschichtungsbehandlungen zu verbessern.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den anhängigen Zeichnungen klar, in denen ähnliche Bezugszeichen durch die Figuren hindurch die gleichen oder ähnliche Teile bezeichnen.
Es zeigen:
1 eine Teil-Schnittdarstellung eines Ölabstreifrings im installierten Zustand gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Teil-Schnittdarstellung eines Ölab- streifrings im installierten Zustand gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine perspektivische Teilansicht, die den Ölabstreifring der ersten Ausführungsform darstellt;
4 eine perspektivische Teilansicht, die den Ölabstreifring einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
5 eine Teil-Schnittansicht, die einen Ölabstreifring im installierten Zustand gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
6 eine perspektivische Teilansicht, die einen Ölabstreifring einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
7 eine Teil-Schnittansicht, die eine Modifikation des Ölabstreifrings gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
8 eine Teil-Schnittansicht, die eine weitere Modifikation des Ölabstreifrings gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
9A, B und C Diagramme zur Darstellung eines Spaltölabstreifrings gemäß dem Stand der Technik; und
10 eine Schnittansicht, die den Stand der Technik des Spaltölabstreifrings im installierten Zustand darstellt.
Die vorliegende Erfindung wird nun auf der Grundlage der dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Es sollte erwähnt werden, daß diese Ausführungsformen nur zur Erklärung der Erfindung dienen und in keinster Weise das Ausmaß der Erfindung begrenzen.
1 ist eine Teilschnittansicht, die den Aufbau eines Ölabstreifrings 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der Ölabstreifring 1 ist in Paßungskontakt mit einer Kolbenstange 8 gezeigt, welche in Richtung des Pfeils A hin- und herbewegt wird, so daß die Kolbenstange 8 von ihrer Außenseite eingefaßt wird. 3 ist eine perspektivische Teilansicht des Ölabstreifrings gemäß dieser Ausführungsform.
Den Ölabstreifring 1 erhält man durch eine integrale Verbindung bzw. durch einstückige Anformung eines oberen Gleitschienenelements 2 und eines unteren Gleitschienenelements 3 durch bzw. an einen Steg 4. Der Steg 4 weist ein ringförmiges Tal bzw. eine ringförmige Vertiefung bzw. Nut 6 an seiner äußeren Umfangsseite sowie eine Anzahl von Öldurchflußbohrungen 5 auf, die in der Vertiefung 6 ausgebildet und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Eine gespannte bzw. gedehnte ringförmige Schraubenfeder 7 ist in die Vertiefung 6 so eingepaßt bzw. mit Passung eingesetzt, daß sie sich nicht störend auf die Öldurchflußbohrungen 5 auswirkt, d.h., in solch einer Art und Weise, daß die Feder 7 an den schrägen bzw. geneigten Oberflächen anliegt, welche die Vertiefung 6 darstellen, so daß die Öldurchflußbohrungen 5 nicht blockiert werden.
Der Ölabstreifring, welcher obere und untere Gleitschienenelemente 2 und 3 und den Steg 4 aufweist, hat einen im allgemeinen M-förmigen Gesamt-Querschnitt und ist integral bzw. einstückig aufgebaut, indem dünne Stahlstreifen durch Walzrollen in eine ringförmige Form umgeformt werden, die an einer Stelle einen Schnitt bzw. eine Durchtrennung in Querschnittsrichtung hat.
Die ringförmige Schraubenfeder 7 drängt den Steg 4 durch die Zusammenhaltekraft nach innen zur Kolbenstange hin, so daß die inneren Umfangskanten des oberen und unteren Gleitschienenelements 2, 3 mit der äußeren Umfangsoberfläche 14 der Kolbenstange 8 unter Druck in Kontakt gebracht werden. Dies stellt sicher, daß das Öl von der Umfangsfläche der Kolbenstange effektiv abgestreift wird.
Da der Ölabstreifring dieser Ausführungsform aus dünnen Stahlstreifen integral bzw. einstückig gebildet bzw. ausgeformt ist, so daß er einen im allgemeinen M-förmigen Querschnitt annimmt, entfaltet der Ringkörper Flexibilität. Als Ergebnis folgen die inneren Umfangskanten der oberen und unteren Gleitschienenelemente 2 und 3 aufgrund der Zusammenhaltekraft der ringförmigen Schraubenfeder 7 bereitwillig der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange über ihren gesamten betreffenden Umfang und bleiben damit in Kon takt. Dies gewährt ein exzellentes Ölabstreifverhalten von Anfang an. Weiterhin erhöht sich die Kontaktfläche, selbst dann nicht, wenn der Verschleiß zunimmt, da die oberen und unteren Gleitschienenelemente eine dünne plattenförmige Konfiguration aufweisen. Dies stellt sicher, daß ein hervorragendes Ölabstreifverhalten über eine längeren Zeitraum beibehalten wird.
Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Oberflächenbehandlungsschicht, die bewirkt, daß die Haltbarkeit bzw. die Standzeit des Ölabstreifrings erhöht oder die anfängliche Übereinstimmung mit bzw. Anschmiegung an die Kolbenstange verbessert wird.
2 ist eine Schnittansicht, welche die Struktur des Ölabstreifrings 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Ansicht stimmt mit der von 1 überein.
In dieser Ausführungsform erhält man den Ölabstreifring 1 auch durch integrales bzw. einstückiges. Verbinden des oberen Gleitschienenelements 2 und des unteren Gleitschienenelements 3 durch den Steg 4. Der Steg 4 weist eine ringförmige Vertiefung bzw. einen ringförmigen Einschnitt 6 auf seiner äußeren Umfangsseite und eine Anzahl von Öldurchlaßöffnungen 5 auf, die in der Vertiefung 6 ausgebildet sind und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die ausgestreckte bzw. gedehnte ringförmige Schraubenfeder 7 ist mit Passung im Einschnitt 6 aufgenommen.
Der Ölabstreifring, welcher obere und untere Gleitschienenelemente 2 und 3 und den Steg 4 aufweist, hat im allgemeinen insgesamt einen I- oder H-förmigen Gesamt-Querschnitt und kann integral bzw. einstückig durch Formen bzw. Umformen eines Profil-Drahtmaterials, das in eine vorgeschriebene I- oder H-förmige Konfiguration gezogen worden ist, durch Roll- oder Walzbearbeitung in eine ringförmige Form gebracht werden, die an einer Stelle einen Schnitt bzw. eine Durchtrennung in Querschnittsrichtung aufweist.
Die ringförmige Sprialfeder drängt den Steg 4 durch ihre Zusammenhaltekraft diametral nach innen zur Kolbenstange 8, so daß die inneren Umfangskanten des oberen und unteren Gleitschienenelements 2 und 3 unter Druck mit der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange 8 in Kontakt gebracht werden. Dies stellt sicher, daß das Öl von der Umfangsoberfläche der Kolbenstange effektiv abgestreift wird.
Da sowohl das obere und untere Gleitschienenelement als auch der Stegabschnitt des Ölabstreifrings integral bzw. einstückig ausgebildet bzw. ausgeformt sind, so daß sie einen im allgemeinen I- oder H-förmigen Querschnitt bilden, entfaltet der Ringkörper auch bei dieser Ausführungsform Flexibilität. Als Ergebnis folgen die inneren Umfangskanten des oberen und unteren Gleitschienenelements 2, 3 bereitwillig aufgrund der Zusammenhaltekraft der ringförmigen Schraubenfeder 7 über ihren gesamten Umfang der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange und bleiben mit dieser in Kontakt. Dies gewährt ein exzellentes Ölabstreifverhalten von Anfang an. Zusätzlich erhöht sich die Kontaktfläche selbst dann, wenn der Verschleiß fortschreitet, nicht, da die oberen und unteren Gleitschienenelemente eine dünne plattenförmige Konfiguration aufweisen. Dies stellt sicher, daß das exzellente Ölabstreifverhalten über einen ausgedehnten Zeitraum beibehalten werden wird.
4 ist eine perspektivische Teilansicht, welche die Struktur des Ölabstreifrings 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der Ölabstreifring wird durch einstückiges bzw. integrales Formen bzw. Umfor- men des unteren Gleitschienenelements 3 und des Stegs 4 erhalten. Ein oberes Gleitschienenelement 22 ist als ein se parater Körper ausgebildet bzw. ausgeformt, nämlich als eine ringförmige Seitengleitschiene 22; es hat aneinanderliegende bzw. angrenzende Enden und übt von sich aus keine eigene Spannung aus. Die ringförmige Seitengleitschiene 22 wird durch einen Seitengleitschienen-Stützabschnitt abgestützt bzw. gelagert, der an dem oberen Abschnitt des Stegs 4 ausgebildet ist, und wird somit vom Steg gehalten.
Wie in 5, welche den Ölabstreifring in Passungseingriff mit der Kolbenstange 8 zeigt, hat der Seitengleitschienen-Stützabschnitt einen Stützvorsprung 10 zur Abstützung der Seitengleitschiene 22 durch Berühren von der unteren Seite an einer Position nahe ihres inneren Umfangsabschnitts, sowie einen Anschlag 11, um die Seitengleitschiene 22 durch Berührung der äußeren Umfangskanten der Seitengleitschiene 22 in Richtung ihres inneren Umfangsabschnitts zu drängen. Die Zusammenhaltekraft der ringförmigen Schraubenfeder 7 wirkt über den Anschlag 11 auf die Seitengleitschiene 22, so daß die innere Umfangskante der Seitengleitschiene 22 unter Druck in gleitenden Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche 14 der Kolbenstange 8 gebracht wird. Zur gleichen Zeit gleitet die innere Umfangskante des unteren Gleitschienenelements 3 ebenfalls auf der äußeren Oberfläche der Kolbenstange 8, und zwar unter Druckkontakt mit dieser berührt.
Der Anschlag 11 weist eine Fläche 15 auf, die mit der Seitengleitschiene 22 in Anschlag-Kontakt steht. Es wird bevorzugt, daß die Fläche 15 so ausgebildet ist, daß sie geringfügig diametral nach außen gekippt bzw. geneigt verläuft. Die geneigte Oberfläche 15 des Anschlags 11 zwängt bzw. drängt die Seitengleitschiene 22 zu deren inneren Umfang hin, so daß die innere Umfangskante der Gleitschiene 22 in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche 14 der Kolbenstange 8 gezwungen wird. Zur gleichen Zeit hebt die geneigte Oberfläche 15 den äußeren Umfangsabschnitt der Seiten gleitschiene 22 in axialer Richtung an, so daß die Gleitschienen 22, 3 mit den Wandoberflächen 13 einer Ringnut 12 in Anlage- bzw. Anschlags-Kontakt gebracht werden, wodurch die Dichtung (die Seitenoberflächendichtung) zwischen dem Ölabstreifring und den Wandoberflächen verbessert wird.
Man erhält einen geringen Effekt, wenn der Winkel der Neigung der geneigten Oberfläche 15 des Anschlags 11 – gemessen von der Richtung der Kolbenstangenachse – kleiner als 5 Grad ist. Wenn der Neigungswinkel größer als 40° ist, wird auf der anderen Seite der Kontaktdruck zwischen der Seitenwand 13 der Ringnut und der Gleitschiene 22 zu groß. Dies erzeugt zuviel Reibkraft, wobei als Ergebnis davon die Gleitschiene 22 weniger gut der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange folgen kann. Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Winkel der Neigung bevorzugt in einem Bereich von 10° bis 25° eingestellt. Der Seitengleitschienenstützabschnitt, der Steg 6 und die untere Gleitschiene 3 werden als einheitlicher Körper hergestellt, indem ein Stahlstreifen durch Loch- bzw. Stanzbearbeitung und einer Umformbearbeitung durch Formrollen unterzogen wird.
6 ist eine perspektivische Teilansicht, welche die Struktur des Ölabstreifrings 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der Ölabstreifring 1 gemäß dieser Ausführungsform enthält ein oberes Gleitschienenelement und ein unteres Gleitschienenelement, die als separate Körper ausgebildet bzw. ausgeformt sind, nämlich als ringförmige Seitengleitschienen 22 und 33, die jeweils aneinander angrenzende bzw. anliegende Enden aufweisen und keine eigene Spannung oder Vorspannung haben. Der Steg 4 ist so ausgebildet, daß er Seitengleitschienen-Stützabschnitte aufweist, die jeweils den Stützvorsprung 10 und den Anschlag 11 in ähnlicher Weise wie der, der dritten Ausführungsform haben. Die Gleitschienen-Stützabschnitte stützen die betreffenden ringförmigen Seitengleitschienen 22 und 33.
Der Steg 4 und seine Seitenschienen-Stützabschnitte definieren einen im allgemeinen I- oder H-förmigen Gesamt-Querschnitt und können als einheitliche Körper durch Umformen eines vorgeformten Drahtmaterialabschnitts bzw. eines Profildrahts, der in eine vorgeschriebene I- oder H-förmige Konfiguration gezogen worden ist, in eine ringförmige Form gebracht werden, indem eine maschinelle Bearbeitung bzw. Umformung zu einer Windung Anwendung findet, die an einer Stelle einen Schnitt bzw. eine Auftrennung in Querschnittsrichtung aufweist.
Die ringförmige Schraubenfeder 7 drängt den Steg 4 durch ihre Zusammenhaltekraft diametral nach innen auf die Kolbenstange 8 zu, so daß die inneren Umfangskanten der oberen und unteren Gleitschienenelemente 22, 33 unter Druck in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange 8 gebracht werden. Dies stellt sicher, daß das Öl von der Umfangsoberfläche der Kolbenstange effektiv abgestreift wird.
Da sowohl die oberen und unteren Gleitschienenelemente als auch der Stegabschnitt des Ölabstreifrings integral bzw. einstückig ausgeformt sind, so daß sie einen im allgemeinen I- oder H-förmigen Querschnitt definieren bzw. ausbilden, weist auch der Ringkörper der vierten Ausführungsform Flexibilität auf. Als Ergebnis folgen die inneren Umfangskanten der oberen und unteren Gleitschienenelemente 22, 33 bereitwillig aufgrund der Zusammenhaltekraft der ringförmigen Schraubenfeder 7 über ihren gesamten Umfang der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange und bleiben mit dieser in Kontakt. Dies gewährleistet ein exzellentes Ölabstreifverhalten von einem frühen Stadium an. Zusätzlich vergrößert sich die Kontaktfläche nicht, selbst wenn der Verschleiß zunimmt, da die oberen und unteren Gleitschienenelemente eine dünne plattenförmige Konfiguration bzw. Gestaltung aufweisen. Dies stellt sicher, daß ein exzellentes Ölabstreifverhalten über einen längeren Zeitraum erhalten bleibt.
Weiterhin ist bei der in 6 gezeigten vierten Ausführungsform das Stützelement der Seitengleitschienen, nämlich das Element mit dem Steg 4 und den Seitengleitschienen-Stützabschnitten, so ausgeformt, daß es diametrale erstreckende bzw. ausgerichtete Schlitze 16 aufweist, die voneinander in Umfangsrichtung beabstandet liegen. In einer Abwandlung bzw. Modifikation der vierten Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, erstrecken sich die Schlitze diametral von der inneren Umfangsseite bzw. gehen von dieser aus. In einer anderen Modifikation der vierten Ausführungsform, die in 8 gezeigt wird, erstrecken sich die Schlitze diametral von der äußeren Umfangsseite bzw. gehen von dort aus. Diese Schlitze erhöhen die Flexibilität der Elemente, so daß die Seitenwände der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange genauer folgen können.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung folgt der Ölabstreifring der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange in exzellenter Art und Weise. Dies bedeutet, daß sich zwischen der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange und den inneren Umfangskanten der Gleitschienelemente keine Zwischenräume entwickeln, wodurch sichergestellt wird, daß die Dichtung von einem frühen Zustand an entlang dem gesamten Umfang aufrecht erhalten werden wird. Dementsprechend wird das Auftreten eines Phänomens, bei dem Schmieröl übrig bleibt ohne abgestreift zu werden, unterdrückt, wodurch der Ölverbrauch sinkt und die Häufigkeit, mit der die Teile ausgetauscht werden müssen, abnimmt. Weiterhin weist der Ölabstreifring, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine exzellente Nachfolge- bzw. Anschmiegecharakteri stik auf. Folglich wird der Ölabstreifring fähig sein, der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange zu folgen, wobei ein exzellenter Kontakt damit beibehalten wird, selbst wenn der Ölabstreifring paßgenau an eine Kolbenstange mit einem Querschnitt angesetzt wird, der nicht einen perfekten Kreis beschreibt und eine Kreisförmigkeit geringen Grades aufweist. Dies macht eine Korrekturarbeit unnötig, bei der die tatsächlich in Kontakt kommenden Teile in der Fabrik zusammengefügt werden und bei Austauscharbeiten ersetzt werden.

Claims

Dichtungsvorrichtung zum Abdichten einer in einer Stopfbuchse hin- und herbeweglich angeordneten Kolbenstange, zur Verwendung in einem Zwei-Takt-Großdieselmotor für Seefahrzeuge, mit: einem aus einem oberen Seitengleitschienenelement (2), einem unteren Seitengleitschienenelement (3) und einem Steg (4) mit einer ringförmigen Nut (6) an dessen äußerer Umfangsseite einstückig ausgebildeten Ölabstreifring (1) aus Stahl, der an einer Stelle in Querschnittsrichtung durchtrennt ist, einer in die ringförmige Nut (6) eingepassten ringförmigen Schraubenfeder (7), die im gedehnten Zustand den Steg (4) diametral nach innen gegen die Kolbenstange (8) drückt, wodurch innere Umfangskantenflächen der oberen und unteren Seitengleitschienenelemente (2, 3) gegen eine äußere Umfangsfläche der Kolbenstange gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabstreifring (1) über seine gesamte Umfangslänge einen M-förmigen Querschnitt aufweist und dessen Wandstärke über seinen Querschnitt im Wesentlichen konstant ist, und die ringförmige Nut (6) eine Anzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Ölbohrungen (5) aufweist, die auf die Nut (6) beschränkt sind.
Dichtungsvorrichtung zum Abdichten einer in einer Stopfbuchse hin- und herbeweglich angeordneten Kolbenstange, zur Verwendung in einem Zwei-Takt-Großdieselmotor für Seefahrzeuge, mit: einem aus einem oberen Seitengleitschienenelement (2), einem unteren Seitengleitschienenelement (3) und einem Steg (4) mit einer ringförmigen Nut (6) an dessen äußerer Umfangsseite einstückig ausgebildeten Ölabstreifring (1) aus Stahl, der an einer Stelle in Querschnittsrichtung durchtrennt ist, einer in die ringförmige Nut (6) eingepassten ringförmigen Schraubenfeder (7), die im gedehnten Zustand den Steg (4) diametral nach innen gegen die Kolbenstange (8) drückt, wodurch innere Umfangskantenflächen der oberen und unteren Seitengleitschienenelemente (2, 3) gegen eine äußere Umfangsfläche der Kolbenstange gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabstreifring (1) über seine gesamte Umfangslänge einen H-förmigen bzw. – bei um 90° verdrehter Betrachtung I-förmigen Querschnitt aufweist, und die ringförmige Nut (6) eine Anzahl von in Umfangs- richtung voneinander beabstandeten Ölbohrungen (5) aufweist, die auf die Nut (6) beschränkt sind.
Dichtungsvorrichtung zum Abdichten einer in einer Stopfbuchse hin- und herbeweglich angeordneten Kolbenstange, zur Verwendung in einem Zwei-Takt-Großdieselmotor für Seefahrzeuge, mit: einem aus einem oberen Seitengleitschienenelement (22), einem unteren Seitengleitschienenelement (3) und einem Steg (4) mit einer ringförmigen Nut (6) an dessen äußerer Umfangsseite ausgebildeten Ölabstreifring (1) aus Stahl, der an einer Stelle in Querschnittsrichtung durchtrennt ist, einer in die ringförmige Nut (6) eingepassten ringförmigen Schraubenfeder (7), die im gedehnten Zustand den Steg (4) diametral nach innen gegen die Kolbenstange (8) drückt, wodurch innere Umfangskantenflächen der oberen und unteren Seitengleitschienenelemente (22, 3) gegen eine äußere Umfangsfläche der Kolbenstange gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (4) und das untere Seitengleitschienenelement (3) unabhängig vom oberen Seitengleitschienenelement (22) als ein einstückiger Körper mit einem M-förmigen Querschnitt über seine gesamte Umfangslänge ausgebildet sind, dessen Wandstärke über seinen Querschnitt im Wesentlichen konstant ist, und das obere Seitengleitschienenelement (22) über einen Seitengleitschienenstützabschnitt (10, 11) am Steg (4) gehalten wird, und die ringförmige Nut (6) eine Anzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Ölbohrungen (5) aufweist, die auf die Nut (6) beschränkt sind.
Dichtungsvorrichtung zum Abdichten einer in einer Stopfbuchse hin- und herbeweglich angeordneten Kolbenstange, zur Verwendung in einem Zwei-Takt-Großdieselmotor für Seefahrzeuge, mit: einem aus einem oberen Seitengleitschienenelement (22), einem unteren Seitengleitschienenelement (33) und einem Steg (4) mit einer ringförmigen Nut (6) an dessen äußerer Umfangsseite ausgebildeten Ölabstreifring (1) aus Stahl, der an einer Stelle in Querschnittsrichtung durchtrennt ist, einer in die ringförmige Nut (6) eingepassten ringförmigen Schraubenfeder (7), die im gedehnten Zustand den Steg (4) diametral nach innen gegen die Kolbenstange (8) drückt, wodurch innere Umfangskantenflächen der oberen und unteren Seitengleitschienenelemente (22, 33) gegen eine äußere Umfangsaberfläche der Kolbenstange gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (4), das untere Seitengleitschienenelement (33) und das obere Seitengleitschienenelement (22) als separate Körper ausgebildet sind und das obere und das untere Seitengleitschienenelement (22, 33) über einen oberen bzw. unteren Seitengleitschienenstützabschnitt (10, 11) am Steg (4) gehalten werden, der Steg (4) mit den Seitengleitschienenstützabschnitten (10, 11) über seine gesamte Umfangslänge einen H-förmigen bzw. – bei einer um 90° verdrehten Betrachtung – I-förmigen Querschnitt aufweist, und die ringförmige Nut (6) eine Anzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Ölbohrungen (5) aufweist, die auf die Nut (6) beschränkt sind.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: das obere Seitengleitschienenelement (22) durch Umformen eines Metallstreifens von verhältnismäßig geringer Stärke in eine ringförmige Form gebracht wird, die an einer Stelle in Querschnittsrichtung durchtrennt ist, und der Seitengleitschienenstützabschnitt (10, 11) einen Stützvorsprung (10) zur Abstützung des oberen Seitengleitschienenelements (22) in Axialrichtung der Kolbenstange (8) und einen Anschlag (11) aufweist, der an einer äußeren Umfangskante des oberen Seitengleitschienenelements (22) anliegt und dadurch das obere Seitengleitschienenelement (22) diametral nach innen drückt.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass: das obere Seitengleitschienenelement (22) durch Umformen eines Metallstreifens von verhältnismäßig geringer Stärke in eine ringförmige Form gebracht wird, die an einer Stelle in Querschnittsrichtung durchtrennt ist, das untere Seitengleitschienenelement (33) durch Umformen eines Metallstreifens von verhältnismäßig geringer Stärke in eine ringförmige Form gebracht wird, die an einer Stelle in Querschnittsrichtung durchtrennt ist, und der obere und untere Seitengleitschienenstützabschnitt (10, 11) jeweils einen oberen bzw. unteren Stützvorsprung (10) zur Abstützung des oberen bzw. unteren Seitengleitschienenelements (22, 33) in Axialrichtung der Kolbenstange (8) und einen oberen bzw. unteren Anschlag (11) aufweisen, der an einer äußeren Umfangskante des oberen bzw. unteren Seitengleitschienenelements (22, 33) anliegt und dadurch das obere bzw. untere Seitengleitschienenelement (22, 33) diametral nach innen drückt.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Umfangsstirnfläche jedes Anschlags (11) diametral von außen aus der Richtung der Achse der Kolbenstange (8) unter einem Winkel von 5° bis 40° weg geneigt ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützvorsprung (10) als ein Vorsprung zur Abstützung des entsprechenden Seitengleitschienenelements (22, 33) an seiner Seitenoberfläche in der Nähe der inneren Umfangsseite des Seitengleitschienenelements (22, 33) ausgebildet ist.