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Einrichtung zur Messung des Verschleißes an Kolbenringen Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Messung des Verschleißes an Kolbenringen von Kolbenmaschinen,
insbesondere an einteiligen auß enspannenden Kolb enringen für Hubkolbenbr ennkraftmas
chinen.
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Während des Betriebes einer solchen Maschine tritt an den Laufflächen
der Kolbenringe Verschleiß auf, der, wenn er das zulässige Maß der radialen Abnutzung
überschritten hat, das Auswechseln dieser Ringe erforderlich macht. Im betriebsmäßig
eingebauten Zustand eines Kolbens mit Kolbenringen kann der Verschleiß an den einzelnen
Ringen nicht gemessen werden. Es ist deshalb notwendig, den Kolbenringen eine bestimmte
Laufzeit vorzugeben und nach Ablauf dieser Zeit alle Kolben einer solchen Maschine
zu ziehen, um den Ringverschleiß kontrollieren zu können. Bei großen Kolbenabmessungen,
wie sie z. B. bei Schiffsantriebsanlagen üblich sind, ist der Aufwand für das Kolbenziehen
zeitraubend und kostspielig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ausreichende Kontrolle
des Verschleißes an Kolbenringen ohne vorheriges Kolbenziehen zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Neuzustand
eines Kolbenrings am äußeren Ringumfang eine Vertiefung mit einer gegenüber der
Lauffläche des Kolbenrings in radialer Richtung um ein vorherbestimmtes Maß vertieft
liegenden Meßfläche vorgesehen ist und daß in der Zylinderwand im Laufbereich der
Kolbenringe eine verschließbare Zutrittsöffnung angeordnet ist, die den Durchtritt
einer Meßeinrichtung zur Messung der Tiefendifferenz zwischen der Lauffläche des
Kolbenringes und der Mefläche gestattet.
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Es ist zwar aus der DPS 955 463 ein Kolbenring bekannt, der eine vertieft
liegende Fläche aufweist. Aber abgesehen davon, daß dort ein Satz von drei verschiedenen
Ringen Verwendung findet, der erst nach dem Verschleiß der ursprünglichen Ringe
eingebaut wird, dient die dort vorgesehene Absparung am obersten Kolbenring dazu,
ein Anstoßen an eine vom ursprünglichen obersten Kolbenring in die Zylinderwand
eingearbeitete Verschleißkante zu verhindern. Irgendein Hinweis auf eine Zutrittsöffnung
in der Zylinderwand bzw. eine Andeutung der Lösung der vorliegenden Aufgabe ist
in der genannten Patentschrift nicht enthalten. Weiterhin zeigt ein Ausführungsbeispiel
in der DAS 1 254 402 e inen Kolbenring mit einer ringsumlaufenden Stufe am äußeren
Ringumfang, die allerdings dazu dient, dem Ring eine größere Höhe zu geben und eine
beabsichtigte Federwirkung in axialer Richtung zu erhöhen. Somit steht auch diese
Druckschrift mit Aufgabe und Lösung der vorliegenden Erfindung nicht im Zusammenhang
und kann hierzu keine
Anregungen vermitteln.
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Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Wartung von
Hubkolbenmaschinen wesentlich erleichtert und verbilligt, da der Verschleiß an den
Kolbenringen einer laufenden einfachen Kontrolle unterziehbar ist und die Kolben
nur bei einer Überschreitung einer zulässigen radialen Abnutzung an den Kolbenringen
gezogen werden müssen. Man kommt deshalb ohne Beeinträchtigung der Funktionssicherheit
der ganzen Maschine zu einer maximalen Laufzeit der Kolbenringe, da die Kolbenringe
jeweils genau zu dem Zeitpunkt ausgewechselt werden können, zu dem ein zulässiger
Verschleiß erreicht ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung läuft die Vertiefung
über den ganzen Ringumfang ununterbrochen um. Hierdurch besteht die Möglichkeit
einer einfachen und billigen Herstellung.
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Da zu erwarten ist, daß der Verschleiß nicht an allen Stellen des
Ringumfangs gleich ist, erweist sich insbesondere im Hinblick auf den Aufwand gegenüber
dem Vorsehen von mehreren Zutrittsöffnungen in der Zylinderwand eine Ausführungsform
als besonders vorteilhaft, bei der ein beweglich in einer Kolbenringnut eingesetzter
Kolbenring mittels am äußeren Umfang eines Kolbenringes angeordneter Ausnehmungen
mit einem formschlüssig angreifenden Werkzeug verdrehbar ist. Hiermit ist auch bei
leichtem Klemmen des Kolbenrings eine Drehung mit einfachen Mitteln sichergestellt,
so daß in jedem Fall durch eine Drehung des Kolbenringes die Stelle einer größten
Abnutzung ermittelt und der Verschleißkontrolle zugrundegelegt werden kann und Fehlbeurteilungen
ausgeschlossen sind.
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Vorteilhaft ist die Vertiefung in kleineren Abständen als dem Durchmesser
der Zutrittsöffnung unterbrochen. Hiermit besteht die Möglichkeit einer Drehung
der Kolbenringe, ohne daß zusätzliche Mittel am Kolbenring notwendig sind, da die
zur Messung bestimmten Vertiefungen anhand einer geeigneten Vorrichtung zur Verdrehung
des Kolbenrings benutzbar sind. Eine besonders gleichmäßig und genaue Messung auf
dem ganzen Ringumfang wird dadurch ermöglicht, daß die Vertiefung in gleichmäßigen
Abständen unterbrochen ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung läuft die Vertiefung
in Form einer zweiseitig offenen Nut an der oberen oder unteren Kante um. Hierdurch
wird die Wirbelbewegung der Luft derart ausgenützt, daß infolge der ständigen Luftbewegung
eine Verkokung der Meßfläche von Anfang an verhindert wird.
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Eine andere Variante sieht vor, daß die Vertiefung als eine in der
Mittelebene eines Kolbenrings liegende Nut ausgebildet ist. Hierbei sind Fehler
beim Einbau von Kolbenringen ausgeschaltet, da es gleichgültig ist, in welcher Seitenlage
ein Kolbenring montiert wird. Außerdem vermindert die symmetrische Lage der Laufflächen
die Gefahr eines Verkantens des Kolbenrings während des Betriebs, wodurch die Laufruhe
steigerbar ist. Bei Maschinen, bei denen keine Verkokung auftreten kann, z. B. bei
Pumpen, erweist sich deshalb ein Vorsehen einer in der Mittelebene liegenden Nut
als außerordentlich günstig.
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In vorteilhafter Weise ist die Anzahl der möglichen Kontrollen vor
einem Auswechseln der Kolbenringe heraufsetzbar, wenn die Tiefendifferenz
zwischen
der Lauffläche eines Kolbenrings und der vertieft liegenden Meßfläche größer ist
als die maximale Verschleißtiefe am Ringumfang, die auftreten darf, ohne daß die
ganze Maschine dadurch nachteilig beeinflußt wird.
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Eine Anordnung der Zutrittsöffnung in der Zylinderwand in der Nähe
der unteren Totpunktlage des Kolbens, im Extremfall so, daß in der unteren Totpunktlage
der oberste Kolbenring gerade noch zugänglich ist, erbringt den Vorteil, daß im
Betrieb ein möglichst geringer Druck auf die Abdichtflächen des Verschlusses der
Zutrittsöffnung wirkt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung in Verbindung mit
den Unteransprüchen.
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Es zeigt Figur 1 einen die Kolbenachse enthaltenden axial geführten
Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbenrings in eingebauter
Anordnung, Figur 2 eine räumliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Figur 3 eine räumliche Darstellung eines folgenden Ausführungsbeispiels,
Figur
4 eine räumliche Darstellung eines nächsten Ausführungsbeispiels, Figur 5 eine räumliche
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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In der Darstellung nach Figur 1 ist mit 1 ein Kolben bezeichnet, der
in einem Zylinder 2 geführt ist. In einer Ringnut 3 in der Kolbenwand sitzt ein
Kolbenring 4, der an seinem äußeren Umfang eine zweiseitig offene Nut 5 zur Messung
der Tiefendifferenz a zwischen der Lauffläche 6 des Kolbenrings und einer vertieft
liegenden Meßfläche 7 aufweist. Der zweiseitig offenen Nut 5 gegenüber weist der
Zylinder 2 in der in Figur 1 gezeichneten Stellung eine Zutrittsöffnung 8 auf, die
in Form eines eingegossenen Rohres 9 herstellbar ist. Die Zutrittsöffnung 8 ist
mit einem Deckel 10 verschlossen. Bei Motoren mit Ladungswechs elschlitz en besteht
selbstverständlich die Möglichkeit, eine zur Beobachtung der Schlitze vorgesehene
Offnung gleichzeitig als Zutrittsöffnung zu den Kolbenringen zu verwenden, zumal
diese Beobachtungsöffnungen im Bereich der unteren Totpunktstellung des Kolbenbodens
sich befinden.
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Figur 2 zeigt einen Kolbenring 11 mit durchlaufender vertieft liegender
Meßfläche 12 an der oberen Kante. In Figur 3 läuft die Meßfläche als Stirnseite
13 einer in der Mittelebene eines Kolbenrings 14 liegenden Nut um.
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Figur 4 zeigt einen Kolbenring 15 mit umlaufender vertieft liegender
Meßfläche 16, der mit Hilfe kleiner Bohrungen 17 am äußeren Umfang
verdrehbar
ist. Ein Abstand der Bohrungen 17, der kleiner ist als der Durchmesser einer Zutrittsöffnung,
erweist sich als besonders günstig, da dadurch einfache Stifte zur Verdrehung verwendet
werden können. Selbstverständlich wäre aber auch eine Verdrehung von Kolbenringen
ohne Bohrungen mittels eines kraftschlüssig angreifenden Werkzeugs, z. B. eines
Magneten, denkbar.
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In Figur 5 ist ein Kolbenring 18 mit mehreren sich nur über kürzere
Abschnitte des Umfangs erstreckenden vertieft liegenden Meßflächen 19 dargestellt.
Die Vertiefungen sind seitlich durch Kanten 20 begrenzt, die die Angriffspunkte
für ein Werkzeug zum Drehen der Kolbenringe 18 bilden. Es ist natürlich auch jederzeit
möglich$ eine in der Mittelebene liegende Vertiefung zu unterbrechen.