DE350537C - Kolbendichtungsring - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine neue Anordnung der ölnuten an Kolbendichtungsringen mit zwei Nuten, insbesondere solchen für die Kolben von Explosionsmotoren. Die Erfindung bezweckt einerseits eine derartige Ausbildung der ölnuten, daß sie das Schmiröl mittels einer scharfen Schneidekante von den Zylinderwänden abschaben und aufsammeln, um es beim Rückgang wieder an die Zylinderwand abzugeben, und anderseits eine solche Anordnung derselben, daß unsymmetrische Biegungsspannungen, die eine ungleichmäßige Abnutzung des Ringes zur Folge haben würden, nicht auftreten können. Die Ölnuten nach der Erfindung sind im Gegensatz zu bereits bekannten Anordnungen, bei denen zwei symmetrisch zur Mittelebene des Ringes angeordnete Nuten mit ihren Mittelebenen parallel zu dieser stehen und mit ihren beiden Kanten die Zylinderwand berühren, gegen die Mittelebene des Ringes geneigt angebracht und außerdem so angeordnet, daß ihre gegen die Stirnfläche des Ringes zu gelegene Kante gegen die andere zurücktritt. Auf diese Weise bildet die nach der Mittelebene des Ringes gelegene Kante eine scharfe, im spitzen Winkel vorspringende Schneide, zu der das an der Zylinderwand haftende öl ungehinderten Zutritt hat. Würde ein Dichtungsring nur mit einer derartigen Ölnut versehen oder würde man zwei unter verschiedenen Winkeln geneigte Ölnuten anbringen, so würde der Ring mit ungleichmäßiger Spannung an der Zylinderwand anliegen und sich ungleichmäßig abnutzen. Bekanntlich übt der Ring in einer zu seiner Achse senkrechten Ebene einen Druck aus, indem er sich auszudehnen sucht, und schmiegt sich dadurch der inneren Wand des Zylinders, in dem der Kolben arbeitet, an. Das Ausdehnen, Zusammenziehen oder sonstige Federn des Ringes muß in einer zur Ebene dieses Drucks parallelen Ebene erfolgen, wenn die äußere Reibungsfläche des Ringes in dessen ganzer Ausdehnung gleichmäßig an der Zylinderwandung anliegen soll. In der Zeichnung ist:
Abb. ι ein senkrechter Längsschnitt durch den Zylinder eines Gasmotors, dessen Kolben mit einem solchen Ring versehen ist,

Abb. 2 in größerem Maßstab ein Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. 4,

Abb. 3 eine Ansicht des Ringes von oben,

Abb. 4 eine Ansicht des Ringes von der Seite,

Abb. 5 und 6 zeigen andere Querschnittsformen.

In den Abb. 1 bis 4 stellt C den Zylinder des Motors und P den Kolben dar, der mit einem Dichtungsring nach der Erfindung sowie mehreren gewöhnlichen Dichtungsringen bekannter Art versehen ist. Der Dichtungsring nach der Erfindung besteht aus einem federnden, nicht durchlochten, miteinem Schlitz versehenen Ring i, der in bekannter Weise in 6g einer Ringnut h des Kolbens gelagert ist. Infolge seines Bestrebens, sich auszudehnen, schmiegt er sich nach dem Einsetzen des Kolbens in den Zylinder an dessen Wand an. Die Kräfte, die den Ring auszudehnen suchen, wirken in rechtwinklig zur Ringachse liegenden Ebenen. Wird der federnde Ring dadurch, daß er an der Zylinderwand anliegt, an seiner weiteren Ausdehnung gehindert, so wird damit ein Biegungsmoment von der Wand auf ihn ausgeübt und somit in den äußeren Schichten eine Zugspannung und in den inneren Schichten eine Druckspannung hervorgerufen, geradeso wie in einem Balken, der 'an einem Ende eingespannt und am anderen Ende belastet ist oder umgekehrt wie bei einem Balken, der an beiden Enden unterstützt und in der Mitte belastet ist. In einem Ring, in dem solche Spannungen auftreten, besteht selbstverständlich auch eine neutrale Schicht η (Abb. 2, 4) zwischen den inneren" und äußeren Schichten, die jede beliebige Ouerschnittsfläche des Ringes in deren neutraler Achse schneidet (Abb. 2). Letztere geht, wie oben angenommen, durch den Schwerpunkt der Fläche des Querschnitts. Das von den Spannungen ausgeübte Biegungsmoment soll in der . durch die Linie t bezeichneten Ebene wirken (Abb. 2), die senkrecht zur neutralen Schicht« des Ringes steht und an jeder Stelle des Ringes die neu-

trale Achse des Querschnitts halbiert. Sie entspricht einer in der Mitte des Ringes senkrecht zu seiner Achse liegenden Ebene. Zu beiden Seiten dieser Mittelebene t befinden sich an der zylindrischen Umfläche des Ringes zwei ölnuten α, die sich an die obere bzw. untere Fläche anschließen und gewöhnlich längs des ganzen Ringes verlaufen. Von ihren gegenüberliegenden Wänden ze/, w', bildet die

to eine mit der Umfläche eine Schneidekante e, die das Schmieröl von der inneren Zylinderwand abstreift, und die andere eine Kante e', die die Zylinderwand nicht berührt und in einem Abstand d von ihr vorbeigeht. Das.

öl kann infolgedessen frei in die Nut eintreten und aus ihr austreten. Die Nuten a stehen symmetrisch zur Mittelebene t und haben von ihr den gleichen Abstand, so daß in dem Querschnitt (Abb. 2) die Massenteilchen gleichmäßig um die Mittelebene t verteilt sind. Hieraus ergibt sich, daß die Spannungen des Ringes vollkommen gegeneinander ausgeglichen sind und die Massen an allen Stellen des Querschnitts gleichmäßig durch das Biegungsmoment beeinflußt werden. Die Umfläche des Ringes liegt an allen Stellen flach an der Zylinderwand an und nutzt sich gleichmäßig ab. Die Lebensdauer eines solchen Ringes ist daher eine sehr große. Da beide Seiten des Ringes einander gleich sind (oder nahezu gleich, denn eine vollkommene Übereinstimmung ist im Sinne der Erfindung nicht nötig), kann der Ring auch umgedreht werden, und es macht beim Zusammenbauen nichts aus, welche Seite dem Kurbelgehäuse und welche dem Explosionsraum zugekehrt ist. Beim Gange der Maschine -wirkt stets die Ölnut a, die dem Kurbelgehäuse zugekehrt ist, indem die Kante e ihrer Wandw beim Abwärtsgang das öl von der Zylinderwand abstreicht. Das in der Nut angesammelte öl fließt beim Aufwärtsgang des Kolbens in bekannter Weise wieder heraus und verbreitet sich auf der Zylinderwand. Da das öl bei jedem Abwärtsgang abgestrichen wird, kann es nicht in den Explosionsraum gelangen.

Die Nuten α sind so angeordnet, daß die Kegelmäntel m, die entstehen, wenn man in der Mitte zwischen den parallelen Wänden der Ölnuten (Abb. 2) an jeder Stelle eine zu den Wänden parallele Linie zieht, oder bei nicht parallelen Wänden (Abb.^ä 5,6) den Winkel zwischen diesen halbiert, sich in der Mittel-· ebene t der Momente schneiden.

Verwendet man Petroleum oder Kohlenwasserstoffe von hohem Flamm- und Brennpunkt zusammen mit Benzin als Betriebsstoff, so sammeln sich deren nicht verbrannte Teile in der oberen, dem Explosionisraum zugekehrten Nut ä an, wo sie durch deren schräge, der e₀ Zylinderwand zugekehrten Wand außer Berührung mit der kalten Zylinderwand gehalten werden. Sie kühlen sich infolgedessen nicht so weit ab, daß sie Störungen im Betrieb des Motors hervorrufen könnten. Was hier angestrebt wird, ist also eine Verhinderung des Abkühlens der schweren Kohlenwasserstoffe, das eintreten würde, wenn die in der Nut a angesammelte Flüssigkeit in unmittelbare Berührung mit der Zylinderwand treten würde. Ein weiterer Vorteil der oberen Nut a ist der, daß die darin angesammelten Kohlenwasserstoffe an einem Eindringen in das Kurbelgehäuse verhindert werden und im Verbrennungsraum eingeschlossen bleiben, wo sie gelegentlich verdampfen und Arbeit leisten.

Es ist nicht erforderlich, daß der Ring nach der Erfindung den in Abb. 1 bis 4 dargestellten Querschnitt hat. In Abb. 5 ist z. B. ein Ring 30 dargestellt, bei dem die Wände der Ölnut b nicht genau parallel sind. Bei dem Ring 50 nach Abb. 6 haben die ölnuten b" im Querschnitt ungefähr V-förmige Gestalt. Auch sind noch andere Abänderungen möglich. Ebenso wie bei der zuerst beschriebenen An-Ordnung schneiden sich auch hier die Mittellinien m der ölnuten in der Mittelebene y und in Abb. 6 in der Ebene y". In den Abb. 1 bis 4 sind die Wände der Nuten parallel zueinander und stehen geneigt zur Ringachse und zur mittleren Ebene t.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Kolbendichtungsring mit zwei sytn-

_■ metrisch zur Mittelebene angeordneten ölnuten, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Mittelebene zu gelegenen Kanten der Nuten die Zylinderwand berühren, „während die nach der Außenseite gelegenen Kanten von der Zylinderwand zurücktreten.

2. Kolbendichtungsring nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zylinderwand nicht berührende Wand (w') jeder Ölnut zur Mittelebene des Ringes geneigt steht.

3. Kolbendichtungsring nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Mittellinien (m) der in bekannter Weise paarweise und symmetrisch zur Mittelebene des Ringes angeordneten Nuten erzeugten Kegel sich in der Mittelebene (f) des Kolbenringes schneiden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.