DE2556465A1 - Kolben fuer innenverbrennungsmotoren - Google Patents

Kolben fuer innenverbrennungsmotoren

Info

Publication number
DE2556465A1
DE2556465A1 DE19752556465 DE2556465A DE2556465A1 DE 2556465 A1 DE2556465 A1 DE 2556465A1 DE 19752556465 DE19752556465 DE 19752556465 DE 2556465 A DE2556465 A DE 2556465A DE 2556465 A1 DE2556465 A1 DE 2556465A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
channels
grooves
helical
curved surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19752556465
Other languages
English (en)
Inventor
William James Urquhart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FBJ ENG SERV
Original Assignee
FBJ ENG SERV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FBJ ENG SERV filed Critical FBJ ENG SERV
Priority to DE19752556465 priority Critical patent/DE2556465A1/de
Publication of DE2556465A1 publication Critical patent/DE2556465A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/09Pistons; Trunk pistons; Plungers with means for guiding fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  • Kolben für Innenverbrennungsmotoren
  • Die Erfindung bezieht sich auf Kolben, wie sie beispielsweise bei Innenverbrennungsmotoren, Dampfmaschinen, Gas- und Luftmotoren, Pumpen, Kompressoren oder ähnlichen Anlagen Verwendung finden.
  • Der Kolben eines Innenverbrennungsmotors soll im Zylinder frei gleiten können, aber mit einem derart geringen Spiel, daß die Verbrennungsprodukte nicht zwischen Kolben und Zylinder gelangen können. Bei nahezu allen benutzten Innenverbrennungsmotoren hat man das Problem dadurch gelöst, daß man in die Kolbenoberfläche Nuten eingebracht und in diese Nuten Kolbenringe eingelegt hat. Diese Ringe sind derart ausgebildet, daß sie auf die Zylinderwandung eine nach außen gerichtete elastische Kraft ausüben und auf diese Weise eine Dichtung mit sehr geringer Reibung bilden. Der Kolben selbst kann dabei mit Quermaßen hergestellt werden, bei denen sich zwischen Kolben- und Zylinderwandung ein gewisser Abstand ergibt, da diese Distanz durch einen oder mehrere Kolbenringe abgedichtet wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kolbens, der auch ohne Verwendung von Kolbenringen wirksam arbeitet, der also kostengünstiger hergestellt werden kann und bei dem dennoch für eine gute, wenn nicht wirkungsvollere Dichtung gesorgt ist. Hierzu ist ein Kolben für Innenverbrennungsmotoren, Kompressoren o.dglO erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Kolbenmantelfläche statt mit den üblichen Kolbenringen mit rechts- und linksgängigen, sich schneidenden schraubenförmigen Kanälen (Schraubenkanälen) versehen ist.
  • In der australischen Patentschrift 159 548 wird eine Anordnung beschrieben, die den Fluß eines unter Druck stehenden fluiden Mediums verzögert und den Druck des Mediums abbaut. Bei dieser Anordnung strömt das Medium durch rechts- und links gängige, sich schneidende schraubenförmige Kanäle, die zwischen einem inneren Kern und einer diesen Kern mit geringem Spiel umgebenden Umhüllung angeordnet sind. Es hat sich nun herausgestellt, daß die Prinzipien, die der in der genannten Patentschrift offenbarten Erfindung zugrund:liegen, auf die Konstruktion von Kolben angewendet werden und dabei die vorstehend genannte Aufgabe erfüllen können.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
  • Die Erfindung sei nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert. Die Figur ist die Seitenansicht eines zweiteiligen Kolbens gemäß der vorliegenden Erfindung; die einzelnen Kolbenteile sind auseinandergerückt dargestellt.
  • Die Ausführung der Figur enthält im einzelnen einen Kolben 10 und einen Kolbenbolzenblock 11o Der Kolben ist aus einem Ublichen Kolbenmaterial gefertigt und wäre im zusammengebauten Zustand mit dem Block über Schrauben mit versenkbarem Kopf oder dgl. verbunden, die durch den Kolbenboden 12 geführt und in einem Loch 13 im Kolbenbolzenblock 11 verankert sind. Diese Schrauben sind der Übersicht halber in der Figur weggelassen0 In der Nähe des Kolbenbodens sind drei gasverzögernde Einschnitte angebracht; diese Einschnitte haben einen V-förmigen Querschnitt und sind durch ebenfalls V-förmige Stege voneinander getrennt, Zweck und Funktion dieser Einschnitte sind weiter unten beschrieben. Direkt unterhalb der gasverzögernden Einschnitte 14 ist ein Ausschnitt mit rechteckigem Querschnitt (Nut) 15 ausgedreht, eine ähnliche Nut (Nut 16) befindet sich nahe dem Boden des kurbelseitigen Kolbenendes. Zwischen den Nuten 15 und 16 erstrecken sich rechts- und linksgängige, sich schneidende schraubenförmige Kanäle (Schraubenkanäle) 17 und 18, die in die Mantelfläche des Kolbens eingeschnitten sind.
  • Tiefe und Größe der genannten verschiedenen Kanäle hängen von der Kolbengröße und vom Zweck äb, dem der Kolben dienen soll.
  • Aus der folgenden Darstellung wird hervorgehen, daß der Kolben keinen Gebrauch von Kolbenringen macht.
  • Die experimentellen Arbeiten in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wurden an einem Mark-10-Villiers-Motor durchgeführt, der im Jahre 1952 hergestellt und 1959 von einem Mülldepot geholt wurde. Dieser Motor war ursprünglich mit einem mit herkömmlichen Kolbenringen versehenen Kolben ausgerüstet und hatte folgende Kenndaten: Bohrung: 50 mm totaler Kolbenhub: 98 cm3 Pferdestärke: 1 bei 2000 U.p.m.
  • 1,3 bei 3000 U.p.m.
  • Kühlsystem: Luftkühlung Magneto-Villier-Schwungrad Die Maschine wurde auseinandergenommen und der Kolben entfernt. Ein neuer Kolben, ähnlich der in der Figur dargestellten Ausführung, wurde hergestellt; er hatte die folgenden Daten: (1) Die gasverzögernden Einschnitte 14 hatten eine V-Form, waren 0,051 cm (0,020 inches) tief und waren durch ebenfalls V-förmige Stege - jeder dieser Stege hatte eine scharfe Scheitelkante - voneinander getrennt.
  • (2) Die Nut 15 war 0,4 cm (5/32 inches) von der Kante des Kolbenbodens entfernt angebracht und hatte eine Breite von 0,076 cm (0,030 inches) und eine Tiefe von 0,051 cm (0,020 inches).
  • (3) Die Schraubenkanäle hatten eine Ganghöhe von 0,24 cm (3/32 inches) und eine Tiefe von 0,038 cm (0,015 inches). Jeder Kanal hatte die Form eines Whitworth-Gewindes.
  • (4) Die umlaufende Nut 16 hatte von der Kante des kurbelseitigen Kolbenendes eine Entfernung von 0,32 cm (1/8 inches) und war 0,076 cm (0,030 inches)' breit und 0,051 cm (0,020 inches) tief, (5) Die Schraubenkanäle begannen und endeten bei den Nuten 15 und 16.
  • Der Motor wurde etwa 60 Std. lang mit dem vorstehend beschriebenen Kolben betrieben und am Ende dieses Zeitraums mit einem Dynamometer vermessen. Es ergaben sich folgende Werte: 3400 UPM 1,40 PS 3000 " 1,35 2800 li 1,29 II 2500 UPM 1,22 PS 1800 II 0,83 1500 li 0,64 Der Zusammenstellung läßt sich entnehmen, daß die abgegebenen PS-Werte trotz des Alters und des Zustands des Motors etwas größer waren als die Nominalwerte. Während des 60-Std.-Betriebs war der Ölverbrauch des Motors vernachlässigbar gering.
  • Nach den Dynamometermessungen wurde die Maschine auseinandergenommen und die folgende Information festgehalten: (1) Durchmesser der Bohrung: 5,0876 cm (2,003 inches) (2) Kolbendurcbuesser: 5,0789 cm (1,9995 inches) Die vorstehend beschriebene Anordnung arbeitet vermutlich folgendermaßen (auf die Richtigkeit der nun folgenden Deutung darf man sich allerdings nicht voll verlassen). Ist der Kolben in Tätigkeit, so wird Schmieröl aus dem Kurbelgehäuse von der Nut 16 eingefangen und gelangt in die Schraubenkanäle 17, 18 und von dort in die Nut 15. Während der Verdichtungstakte streben die durch die Verbrennung im Zylinderkopf erzeugten, komprimierten Gase danach, längs der Einschnitte 14 und der Nut 15 zu entweichen. Diejenigen Gase, die tatsächlich entweichen, werden auf einem Weg längs der Schraubenkanäle 17, 18 geführt. Damit aber die Gase längs dieser Kanäle strömen können, müssen sie das in den Kanälen enthaltene Öl verdrängen.
  • So erfahren beide Medien auf ihrem Weg längs der Kanäle eine Wechselwirkung und Umlenkung, und zwar an jedem Schnittpunkt der beiden Schraubenkanäle. In der Folge werden die Strömungen verlangsamt und abgebaut, Auf diese Weise wird das Entweichen des Gases längs des Kolbens verzögert und ist, wenn man die Anordnung richtig bemißt, der Kolbentakt schon dann vollendet, bevor noch das in der Nut 16 enthaltene Öl verdrängt wird. Insgesamt ergibt sich damit eine wirksame Dichtung, die den Gasaustritt entlang dem Kolben unterbindet.
  • Die Schraubenkanäle verhindern auf ähnliche Weise den Übertritt von Öl aus dem Kurbelgehäuse in die Verbrennungskammer.
  • Die Schraubenkanäle sorgen dafür, daß der Kolben während seiner Bewegung geschmiert wird, und die Bindung des Öls in diesen Kanälen stellt eine funktionsfähige Kolbendichtung dar. Ohne das Öl würden die Schraubenkanäle lediglich den Gasfluß verzögern, sie würden erst dann die Funktion einer Dichtung übernehmen, wenn wenigstens der untere Teil des kurbelseitigen Kolbenendes Öl von einer Spritz- oder Zwangskühlung aufnimmt.
  • Der obere umlaufende Einschnitt oder Kanal (Nut 15) bildet einen Sammelbehälter für fließfähige Verdrängungsmedien, sei es entweichende Gase, die Verbrennungsprodukte oder Schmiermittel. Die Nut am unteren Kolbenende bildet ein Schmiermittelreservoir und stellt sicher, daß sich das Schmiermittel in den Schraubenkanälen gleichmäßig verteilt.
  • Es hat sich herausgestellt, daß eine Reihe von Einschnitten, die durch einen oder mehrere Stege mit einem V-förmigen Querschnitt und einer scharfen Scheitelkante voneinander getrennt sind, dazu beiträgt, ein Entweichen von Gasen aus der Verbrennungskammer zu verhindern. Wenn nämlich der die Einschnitte enthaltende Kolbenteil dem Zylinder im kalten Zustand genau einpaßt, werden die Stegkanten aufgrund der thermischen Ausdehnung des Kolbenbodens - er ist der heißeste Teil des Kolbens - im Betrieb des Motors gegen die Zylinderwand gepreßt und passen sich den vorgegebenen Bedingungen an. Es ist unwahrscheinlich, daß sich die scharfen Stegkanten festfressen, ein von der thermischen Ausdehnung herrührender Verschleiß oder Abrieb tritt nicht auf, und zwischen dem bodennahen Kolbenteil und der Zylinderwandung wird nur ein höchst geringes Spiel herrschen.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann der vorgeschlagene Kolben statt aus zwei Teilen genau so gut auch aus einem einzigen Teil oder mehreren Teilen bestehen, wenn nur die wesentlichsten Konstruktionsmerkmale die gleichen bleiben. Abgesehen davon kann ein erfindungsgemäßer Kolben außer bei Innenverbrennungsmotoren beispielsweise auch bei Luftkompressoren oder allgemein in Anlagen eingesetzt werden, bei denen die- flußverzögernde und -abbauende - Wirkung der gegensinnig gewendelten Schraubenkanäle auf der Kolbenmantelfläche in Verbindung mit einer Spritz-oder Zwangsschmierung des kurbelseitigen Kolbenendes ausreicht, um einen Abdichteffekt zu erzielen und damit den Gasaustritt längs des Kolbens zu unterbinden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1. Kolben für Innenverbrennungsmotoren, Kompressoren od.
  2. dgl., dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß ein Teil der Kolbenmantelfläche statt mit den üblichen Kolbenringen mit rechts- und links gängigen, sich schneidenden schraubenförmigen Kanälen (Schraubenkanälen 17, 18) versehen ist0 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Kolbenmantelfläche außerdem zwei umlaufende, in axialer Richtung voneinander beabstandete und durch die Schraubenkanäle (17, 18) miteinander verbundene Einschnitte (Nuten 15, 16) enthält, die zusammen mit den Schraubenkanälen eine Dichtung bilden und zusammen mit diesen derart bemessen sind, daß sie Schmieröl einfangen und binden können.
  3. 3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in den Kolbenkopf eine Anzahl umlaufender Einschnitte (14) eingebracht ist, die durch einen oder mehrere Stege mit scharfen Scheitelkanten voneinander getrennt sind.
  4. 4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die im Kolbenkopf umlaufenden Einschnitte (14) ein V-förmiges Profil haben.
  5. 5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Nuten (15, 16) und/oder die Schraubenkanäle (17, 18) ein rechteckiges Profil haben.
DE19752556465 1975-12-15 1975-12-15 Kolben fuer innenverbrennungsmotoren Ceased DE2556465A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752556465 DE2556465A1 (de) 1975-12-15 1975-12-15 Kolben fuer innenverbrennungsmotoren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752556465 DE2556465A1 (de) 1975-12-15 1975-12-15 Kolben fuer innenverbrennungsmotoren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2556465A1 true DE2556465A1 (de) 1977-06-16

Family

ID=5964452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752556465 Ceased DE2556465A1 (de) 1975-12-15 1975-12-15 Kolben fuer innenverbrennungsmotoren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2556465A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4508019A (en) * 1982-03-29 1985-04-02 Deere & Company Reduced impact piston assembly
US4667575A (en) * 1977-07-22 1987-05-26 Valleylab, Inc. Pump actuator assembly

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4667575A (en) * 1977-07-22 1987-05-26 Valleylab, Inc. Pump actuator assembly
US4508019A (en) * 1982-03-29 1985-04-02 Deere & Company Reduced impact piston assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4226361C2 (de) Brennkraftmaschine
DE3221912A1 (de) Pumpe
DE3534536C2 (de)
DE69302491T2 (de) Asymetrisches Einlassystem für Schiefscheiben-Verdichter
EP2050946A1 (de) Zylinder mit Mitteln zur Aufnahme von Schmiermittel
DE1966459A1 (de) Vorrichtung zum foerdern einer fluessigkeit
DE10223730A1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe
DE3107461C2 (de) Gehäuseblock für Hubkolben-Brennkraftmaschinen insbesondere Dieselmotoren
DE2556465A1 (de) Kolben fuer innenverbrennungsmotoren
DE1576349A1 (de) Verbrennungsmotor
EP3857068A1 (de) Labyrinthkolbenkompressor
DE1576407A1 (de) Trockene Zylinderlaufbuechse fuer Verbrennungskraftmaschinen
DE2748888C2 (de) Kolbenring
EP3857065B1 (de) Kolbenkompressor sowie verfahren zum betrieb desselben
DE871230C (de) Befestigung von Zapfen in Rohrenden
DE2532240A1 (de) Brennkraftmaschine mit vorverdichtung
DE811520C (de) Verfahren zum Schmieren des Zylinders von Verbrennungs-kraftmaschinen, Pumpen, Kompressoren u. dgl.
AT208657B (de) Einrichtung zur Schmierung von Lagerflächen mit periodisch veränderlicher Belastung hin- und hergehender Teile, insbesondere von Kolben liegender Brennkraftmaschinen
DE1294742B (de) Kolbenstangendichtung einer Brennkraftmaschine
DE4431798C2 (de) Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge
DE898238C (de) Heissgaskolbenmaschine
DE8705785U1 (de) Kolben-Verbrennungsmotor
DE1294099B (de) Aufgeladene Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine
DE291954C (de)
DE3121804C2 (de) Verbrennungsmotor für staubförmige Brennstoffe, insbesondere Kohlenstaub

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8131 Rejection