DE377321C - Kolben mit einteiligen, geschlitzten und federnden Dichtungsringen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kolben mit einteiligen, geschlitzten, federnden Dichtungsringen, die sich nach der Kolbenmitte zu auf kegelförmige Flächen stützen, und kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß die Stirnwand des Kolbens, die die den Dichtungsring aufnehmende Nute nach außen begrenzt, derart gegen den Kolbenumfang zurücktritt, daß die der getriebenen Stirnwand anliegende Ringseite auf größerer Fläche freiliegt und deshalb in entsprechendem Maße der Wirkung des Druckmittels ausgesetzt ist, so daß der Anpressungsdruck des Dichtungsringes gegen die Zylinderwand entsprechend der Spannung des Druckmittels zu- und abnimmt.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsformen veranschaulicht, und zwar zeigt

Abb. ι einen mit der neuen Abdichtung versehenen Kolben einer doppelt wirkenden Maschine in einem durch die Achse gelegten Schnitt.

Abb. 2 veranschaulicht in derselben Darstellungsweise eine andere Ausführungsform, während

Abb. 3 ebenfalls im Schnitt einen Kolben für eine einfach wirkende Maschine darstellt, bei der _l außerdem die Ringnuten anders ausgebildet sind.

In den Abb. 1 und 2 ist der Kolben mit 10 bzw. lob bezeichnet. Die Kolbenringe 11 und Ij sind in üblicher Weise mit Schlitzen 12 versehen und federnd ausgebildet. Sie erhalten zweckmäßig einen Querschnitt, der in radialer Richtung größere Abmessungen aufweist als in achsialer Richtung. Die der Druckseite des KoI-bens abgekehrte Seite der Kolbenringe ist als Kegelfläche 13 ausgebildet, die an einer ent _; sprechend kegelförmig gestalteten Wandfläche 14 bzw. n b der betreffenden Kolbennut anliegt. Die gegenüberliegende Seite des Kolbenringe? 15 ist bei der dargestellten Ausführungsform eben gehalten. Sie kann aber gleichfalls als Kegel- _; fläche ausgebildet oder sonstwie gestaltet sein. Die betreffende Wand der Kolbennut weist eine der Fläche 15 entsprechende Fläche auf, die also im dargestellten Falle ebenfalls eine Ebene ist. Die Nutenwand besitzt aber in radialer Richtung erheblich geringere Ausdehnung als die gegenüberliegende Wand 14. Sie reicht in radialer Richtung nur eben soweit, daß sie den inneren Randteil des Kolbenringes 11 faßt. Zwischen der inneren Kante des Kolbenringes und dem Boden der Kolbennut verbleibt ein ringförmiger Hohlraum 16 bzw. ifiö. Die sich an die Druckseite 15 des Ringes 11 anschließende Wand geht zweckmäßig in eine Abrundung 17 über. Bei der Ausführung nach Abb. 2 wird die betreffende Wand durch einen vom Kolbenboden nach außen vorspringenden Wulst 176 gebildet.

Der in Abb. 1 dargestellte Kolben ist für eine doppelt wirkende Maschine bestimmt. Entsprechend sind zwei Kolbenringe 11 vorgesehen, die ebenso wie ihre Nuten übereinstimmend ausgebildet sind, mit dem Unterschiede, daß alle Teile symmetrisch zu einer quer zur Achse durch den Kolben gehenden Symmelrieebene liegen.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 handelt es sich um einen Kolben für eine einfach wirkende Maschine. Hier sind die beiden Kolbenringe 3Γ2 und 313 auf ein und derselben Seite des Kurbelzapfens des Kolbens angeordnet, und zwar symmetrisch zu einer Ebene, die zwischen dem Kurbelzapfen und dem Kolbenboden 311 liegt. Bei dieser Ausführungsform schließen sich an die kegelförmig ausgebildeten Nutenwände 314 bzw. 324, die mit den betreffenden Kegelflächen der Kolbenringe zusammenwirken, weitere Kegelflächen 315 von größerer Neigung gegenüber der Achse des Kolbens an. Dadurch werden ringförmige Taschen gebildet, die, wie weiter unten ausgeführt werden wird, zur Aufnähme und zur beliebigen Aufspeicherung des Schmieröles dienen. Im übrigen ist die Aus-

bildung der Kolbenringe und der Kolbennuten im wesentlichen dieselbe wie bei den Ausführungen nach den Abb. ι und 2.

Die Wirkungsweise der Kolbendichtung ist folgende: Die Seiten 15 bzw. 318 der Kolbenringe bieten dem im Zylinder wirkenden Druckmittel eine verhältnismäßig große Fläche dar, so daß die Druckwirkung des Mittels auf die Ringe voll zur Geltung kommen kann. Unter σ der Wirkung dieses Druckes weicht der Kolbenring vermöge der schrägen Führung an den Kegelflächen 13, 14, 146 und 314 in radialer Richtung aus, wobei er sich unter entsprechendem Drucke mit seiner Außenfläche an die Zylinderwandung anlegt. Es ist klar, daß, je größer der wirksame Druck im Zylinder ist, um so stärker der Kolbenring an die Zylinderwand gepreßt wird, um so wirkungsvoller also auch die Abdichtung ist. Dies ist besonders bei Maschinen mit während des Hubes stark wechselndem Drucke, beispielsweise bei Explosionsmotoren, von großer Bedeutung. Es ist nicht mehr nötig, die Spannung der federnden Kolbenringe ein für allemal dem im Zylinder auf tretenden Höchstdrucke anzupassen, um für alle Fälle die erforderliche Dichtheit zu erzielen; vielmehr kann man dem Kolbenringe eine verhältnismäßig geringe Vorspannung geben, da sich der für die gute Abdichtung erforderliche Anpressungsdruck entsprechend dem im Zylinder auftretenden Drucke ganz selbsttätig einstellt. Es ergibt sich dadurch bei stets zuverlässiger Abdichtung eine ganz erhebliche Verringerung der Kolbenreibung und im Zusammenhange damit auch der Abnutzung.

Ein weiterer Vorteil der neuen Kolbendichtung besteht darin, daß der Kolben, der bekanntlich mit erheblichem Spiel in den Zylinder eingepaßt wird, durch die auf den kegelförmigen Sitzflächen nach außen gepreßten Ringe zentriert wird, so daß die einseitige Abnutzung, wie sie bei den bisherigen Kolbenkonstruktionen infolge der einseitigen Druckwirkung der Kolbenstange auftritt, in Fortfall kommt.

Auch in bezug auf die Schmierung bietet die neue Kolbenbauart sehr wesentliche Vorteile. Im Augenblicke des Beginnes des Explosionshubes eines mit dem neuen Kolben ausgerüsteten Motors wird der obere Kolbenring durch den Explosionsdruck gegen die Zylinderwandung gepreßt und dadurch ein dichter Abschluß erzielt, während der von dem Druckmittel nicht beeinflußte untere Kolbenring lose am Zylinder anliegt bzw. einen offenen Ringschlitz bildet, durch den das Schmieröl eindringen kann. Die untere Kante des oberen Ringes verhindert aber den Austritt des Öles aus dem Räume zwischen Kolben und Zylinder und drängt das öl mit Ausnahme einer sehr dünnen Schicht, die für die Schmierung des Kolbenringes erforderlich ist, nach unten. Während des nächsten Arbeitshubes, also beim Aufwärtsgange des Kolbens, ist dagegen der obere Ring unwirksam, während der untere Ring gegen die Zylinderwand gepreßt wird und infolgedessen seinerseits den Zwischenraum zwischen Kolben und Zylinder abdichtet, so daß von.ihm das Schmieröl mitgenommen und über die Zylinderwand verteilt wird. Auf diese Weise wird auch während des Saug- und Verdichtungshubes ein dichter Abschluß erzielt, der eine höhere Verdichtung zur Zeit der Explosion und damit eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades des betreffenden Motors zur Folge hat.

Zur Unterstützung der Schmierwirkung empfiehlt es sich, in der Nähe der Kolbenringe be sondere Räume vorzusehen, in denen das Schmieröl sich sammeln kann. Es sind dies die oben erwähnten ringförmigen Schlitze 320 (Abb. 3), die sich nach innen an die Kolbennuten anschließen. Die Form dieser Ringräume ist natürlich unwesentlich. Ihre Größe läßt sich entsprechend den besonderen Verhältnissen der betreffenden Maschine leicht dadurch ändern, daß man entweder die benachbarte Kolbenfläche oder die anschließende Seite des betreffenden Kolbenringes mehr oder weniger zurück- bzw. vortreten läßt.

In entsprechender Weise kann die Wirkung des Druckmittels auf die Dichtungsringe den verschiedensten Verhältnissen dadurch angepaßt werden, daß man den Kolbenboden bzw. die betreffende Nutenwand mehr oder weniger nach demUmfange zu vortreten läßt und dadurch eine kleinere oder größere Fläche des Kolbenringes der Druckwirkung aussetzt.

Claims (2)

P ATENT-Ansprüche:

1. Kolben mit einteiligen, geschlitzten und federnden Dichtungsringen, die sich nach der Kolbenmitte zu auf kegelförmige Flächen in Nuten des Kolbenkörpers stützen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kolben-

nuten nach außen begrenzenden Stirnwände des Kolbens derart zurückstehen, daß der der getriebenen Kolbenwand anliegende Kolbenring an den den Kegelsitzflächen gegenüberliegenden Seiten von dem jeweiligen Druck mittel im selbsttätig abdichtenden Sinne no beeinflußt wird.

2. Kolben nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen freien Ringraum am inneren Ende der Kolbennut, der das von der Kante des Kolbenringes an der Zylinderwand abgenommene Schmiermittel aufnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.