DE465454C - Kolben fuer Kraftmaschinen mit einem Kopf und einem gesondert hergestellten Mantel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kolben für Kraftmaschinen, bei denen der Mantel und der Kopf oder der die Ringe tragende Teil voneinander getrennt ausgebildet sind.
Hauptgegenstand der Erfindung ist die Ausbildung des Mantels und seine Befestigung an dem Kolbenkopf, wodurch der Kolben nicht nur beträchtlich leichter und wirksamer als gewöhnlich hergestellt werden kann, sondern auch ohne Schwierigkeit ein genaues Gewicht und Passen jedes Kolbens sichergestellt wird, wenn es sich um die Herstellung beträchtlicher Mengen einer Standardgröße handelt. Weiter ist Gegenstand der Erfindung, eine elastische Berührung des Kolbenmantels mit den Zylinderwandungen zu sichern, damit er sich unter den Arbeitsbedingungen Temperaturänderungen selbst anpaßt, sowie die Wärmeübertragung zwischen

ao dem Kopf und dem Mantel auf ein Mindestmaß herabzudrücken.

Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.

Abb. ι zeigt einen vollständigen Kolben im Aufriß und teilweisem Schnitt nach der Axialebene des Kolbens und Kolbenbolzens.

Abb. 2 ist eine Unteransicht zu Abb. 1.

Abb. 3 veranschaulicht einen Schnitt durch den Kopfteil des Bolzens allein. Die Schnittebene liegt quer zur Achse des Kolbenbolzens.

Abb. 4 ist eine der Abb. 3 entsprechende Schnittansicht eines abgeänderten Kolbenkopfes.

Abb. 5 stellt eine der Abb. 2 entsprechende Ansicht einer anderen Art der Befestigung des Mantels an einem Kopf nach Abb. 4 dar.

Abb. 5A ist eine der Abb. 5 ähnliche Ansicht und läßt andere Befestigungsmittel erkennen.

Abb. 6 ist der Grundriß eines Metallstreifens, aus welchem der in

Abb. 7 veranschaulichte Mantel durch Zusammenrollen hergestellt worden ist.

Abb. 8 und 9 zeigen Bruchstücke von Streifen in Ansicht, die anders gestaltet sind als der Streifen nach Abb. 6.

Abb. 10 veranschaulicht die Endansicht des in Kreisform gebogenen Streifens nach Abb. 9.

Abb. 11 ist die Schndttansicht eines zum Halten des Mantels nach Abb. 10 ausgebildeten Kopfes, und

Abb. 12 zeigt ein Bruchstück eines axial geschnittenen Kolbens, bei welchem die Verbindung zwischen Kopf und Mantel durch ein Gießverfahren hergestellt wurde.

In allen Abbildungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Mantel 2 ursprünglich von einer flachen Metallscheibe gebildet, die in die Form

einer einen flachen Boden besitzenden Schale gepreßt worden ist, deren Seiten den eigentlichen Mantel des Kolbens bilden. In den Boden der Schale ist ein von den Kanten 3 S und 4 begrenztes kreuzförmiges Loch geschnitten, welches vier im Abstand voneinander befindliche, nach innen gerichtete Vorspränge oder Zungen freiläßt, die mittels ihrer Kanten 4 mit den Seiten der in dem gesondert ausgebildeten Kopf vorgesehenen Zapfenhülsen 5 in Eingriff kommen und vermöge der zwischen den Kanten 3, 3 der Zungen ausgebildeten Spalten Raum für das schmale Ende der Verbindungsstange geben. Zwei solcher Preßstücke, die so gestellt sind, daß ihre Zungen sich berühren, können mittels derselben Befestigungsmittel 6 an Flanschen oder Leisten 7 (Abb. 3) befestigt werden, die an den Zapfenhülsen ausgebildet sind und bei vorliegendem Ausführungsbeispiel neben deren Mittelebene liegen. Auf diese Weise dienen die nach innen gerichteten Vorsprünge oder Zungen sowohl dazu, den Mantel an dem Kopf zu befestigen, als auch dazu, ihre genau übereinstimmende Lage bei ihrer gemeinsamen Befestigung zu sichern. Bei jeder Bauart wird der Durchmesser des Kopfes unterhalb des die Ringe tragenden Teiles vorzugsweise verringert, und dieWändung des verringerten Teiles kann, wie aus der Zeichnung ersichtlich, zwischen den Hülsen 5 weggeschnitten werden.

Anstatt in die Scheibe eine kreuzförmige Öffnung zu schneiden, kann auch ein die Winkelbewegung der Verbindungsstange zulassender voller Schlitz 9 genügen. Die flachen Teile an den Seiten des Schlitzes bilden dann die Vorsprünge zur Befestigung an der Unterseite der Hülsen 5, wie dies in Abb. 4 gezeigt ist. Auf den Hülsen werden dann erhöhte Flächen 10 oder Dübel 11 vorgesehen, die mit entsprechend ausgeschnittenen Teilen 12 oder Löchern 13 in den Zungen in Eingriff kommen. Die Flansche 7 werden auch dazu benutzt, die Tragfläche für die Vorsprünge zu vergrößern und um genügenden Raum für die Löcher 14 zur Aufnahme beliebiger Befestigungsmittel zu schaffen. Abb. 5 und 5A zeigen voneinander verschiedene Arten von Einrichtungen zur Herbeiführung einer übereinstimmenden Lage, wobei diejenige bei 10 (Abb. 5) eine Krümmung über der Zylinderachse an der Eingriffseite aufweist, während diejenige bei 11 (Abb. 5A) volle Kreisform besitzt.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 können die inneren Kanten 4 der Zungen, welche an die Hülsen angrenzen, bei 40 mit einemFlansch versehen sein, um für dieübertragung des Seitenschubes von den Bolzenhülsen auf den Mantel eine größere Berührungsfläche zu schaffen (siehe auch Abb. 7). Auch die Kanten des Mantels können sowohl bei den vorhergehenden als auch bei den folgenden Ausführungsformen an jedem Ende 24 abgerundet sein, um eine schabende Wirkung auf die Zylinderwandung zu vermeiden. In anderer Ausführung können die Mantel aus Metallstreifen 15 hergestellt werden (Abb. 6 und 7), deren Enden 16 parallel zueinander, aber nicht im rechten Winkel zu den Seiten stehen. Diese Streifen werden in zylindrische Form gebogen und bilden einen gespaltenen Mantel, dessen Spalt schräg zum Kolbenwege geneigt steht. Die Ober- und Unterkanten des so ausgebildeten Mantels werden zwecks dessen Versteifens wie bei 24 (Abb. 1) gerollt, gepreßt oder auf andere Weise nach innen gebogen, und durch die Ausbildung V- oder {J-förmiger Schlitze 17 um die Wandung des Mantels herum werden Zungen 18 gebildet, die zweckmäßig rechtwinklig zur Seite des Mantels, nach innen abgebogen werden und so die Befestigungsmittel zur Verbindung des Mantels mit dem Kopf liefern. Wird der Mantel wie in Abb. r aus zwei Teilen hergestellt, so werden die Zungen 18 an der Kante jedes Streifens 15 ausgebildet (Abb. 8), so daß sie aneinanderstoßen und zusammen an dem Kopf befestigt werden können.

Bei jeder der letzterwähnten Anordnungen kann ein Teil der Zungen mit den Köpfen starr verbunden werden, während andere mit denselben federnd in Eingriff kommen, so daß ein besseres Arbeiten des Mantels in dem Zylinder bei allen Temperaturänderungen unter den Arbeitsbedingungen gesichert wird. Sind bei einem aus einem oder zwei Teilen bestehenden Mantel vier Zungen vorhanden, so müssen in demselben öffnungen 19 vorgesehen werden, um das Einsetzen des Kolbenbolzens zu ermöglichen. Der Bolzen kann jedoch auch vor der Befestigung des Mantels an seine Stelle gebracht werden, so daß dann letzterer zum Festhalten des Bolzens dient.

Anderseits können, wenn, wie in Abb. 4, die Ebene der Zungen unter der Axialebene des Kolbenbolzens liegt, die bei der Herstellung der Zungen ausgebildeten Öffnungen, etwa die Schlitze 17 in Abb 6, so angeordnet werden, daß sie für das Einsetzen oder Herausnehmen des Bolzens dienen.

Obgleich die Ebene der Zungen vorzugsweise im rechten Winkel zur Kolbenachse steht, können die Zungen aber auch, wie nach Abb. 9 und 10, so ausgebildet sein, daß sie in der Axialrichtung liegen und in entsprechenden Ausnehmungen oder Flanschen des Kolbenkopfes befestigt werden. Gemäß Abb. 11, die in einem etwas größeren Maßstabe gehalten ist wie die Abb. 9 und io, sind an gegen-

überliegenden Seiten der Hülsen Flansche 7 angeordnet, mit denen die Zungen 18 in Eingriff kommen und die wie vorher mit Löchern 14 für die Befestigungsmittel ausgerüstet sind.

Wenn der Mantel durch Biegen eines Streifens 15 in Kreisform hergestellt wird, so könnte der Streifen, wenn dies vorgezogen wird, zwei- oder mehrteilig sein, so daß dadurch der Mantel an einer entsprechenden Zahl von Stellen längsgeteilt ist. Der Zweck einer derartigen Anordnung besteht darin, einen sich elastisch ausdehnenden Mantel zu erhalten. Bei jeder Anordnung ist die Längsfaser (falls eine solche vorhanden ist) in dem Mantel so anzuordnen, daß die Zungen eine Höchststärke erhalten.

Wenn eine große Zahl der gleichen Kolbentype verlangt wird, so kann der Mantel aus nahtlos gezogenem Röhr hergestellt werden, welches eine fertige Größe hat und poliert ist sowie die Zungen an seinen Seiten oder an seiner Kante aufweist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf bearbeitetes Metall beschränkt, da auch ein Mantel aus hartem Gußeisen mit den in den endgültigen Lagen fertig ausgebildeten Hervorragungen versehen werden könnte.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen An-Ordnungen könnte, anstatt den Mantel durch Befestigungsmittel zu verbinden, der Kopf S auf den Mantel gegossen werden, wie dies in Abb. 12 veranschaulicht ist, wobei er mit einer oder mehreren der Zungen in Eingriff kommt, während die anderen Zungen eine begrenzte Freiheit behalten, um sich mit Bezug auf den Kopf bewegen zu können. So könnte der Kopf in einer Form gegossen werden, in der der Mantel während des Gieß-Vorganges in geeigneter Weise gehalten wird. Der Vorteil dieser Anordnung würde darin bestehen, daß bei Anwendung eines Metalls oder einer Legierung für den Kopf, dessen oder deren Ausdehnungskoeffizient größer ist als der des Mantels, letzterer sich unter der Einwirkung der Hitze an den die Zungen bildenden Punkten ausdehnen könnte, da das Angreifen der Legierung an den Zungen beim Steigen der Temperatur unbedeutend

go abnimmt.

Der Zweck hiervon ist, sicherzustellen, daß dem Mantel während des Herstellungsverfahrens die Federkraft erteilt wird, so daß er, wenn er durch Befestigungsmittel mit dem Kopf verbunden oder in die Gießform gebracht wird, das Bestreben hat, nach außen gegen die Zylinderwandung zu federn. Wenn der Kopf daher auf die nach innen gerichteten Zungen gegossen wird, so ist genügend Expansion der Legierung an den Zungen benachbarten Punkten vorhanden, um letzteren beim Ausdehnen des Zylinders ein Gleiten nach außen zu gestatten. Es ist nicht beabsichtigt, ein Ausdehnen des Mantels durch die radiale Ausdehnung des Kopfes zuzulassen oder zu bewirken.

Es könnte jedoch auch eine umgekehrte Einwirkung auf den Mantel herbeigeführt werden, wenn das Material des Kopfes einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten als das des Mantels besitzt, und bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungen kann der Kolbenkopf in oder außer Berührung mit den Zylinderwandungen sein.

Der Mantel kann, gleichviel, ob er aus gezogenem Rohr mit polierter und fertiger Außenfläche oder durch Biegen eines Streifens in Kreisform hergestellt wurde,· etwas verbogen sein, indem er z. B. in der Richtung, in der ein Schlagen des Kolbens vermieden werden soll, eine etwas ovale Form erhält, um einen elastischen Druck auf die Zylinderwandungen zu erhalten.

Wird der Mantel aus gezogenem Rohr hergestellt, so kann er, wie in Abb. 1 gezeigt, aus zwei Teilen bestehen, und die Zungen können an den sich berührenden Kanten der beiden Rohre in der bei 18 in Abb. 8 für den flachen Streifen gezeigten Weise ausgebildet sein. Wie vorher können die Zungen an dem einen Teil des Mantels mit denen auf dem anderen Mantelteil übereinstimmend stehen, so daß die gleichen Befestigungsmittel für beide dienen. Eine derartige Bauart ist besonders für die wirtschaftliche Erzeugung einer Anzahl gleicher Kolben geeignet, und zwar besonders da, wo eine Übereinstimmung des Gewichts wesentlich ist.

Die vorbeschriebene Ausbildung des Mantels kann auf solche Kolben angewendet werden, die mit einer Schweifung versehen sind. Auf diese Weise kann jeder Teil des Mantels aus einer flachen Scheibe hergestellt und die Unterkante kann eingerollt werden, so daß ein Spielraum entsteht und wenig oder keine störende Einwirkung auf die ölschicht auf der Zylinderwandung stattfindet.

Die aus den vorstehenden Ausführungsformen sich ergebenden wesentlichen Vorteile sind folgende:

1. Der Mantel kann aus poliertem Material hergestellt werden, so daß ein Schleifen oder eine andere Bearbeitung der äußeren Oberflächen unnötig ist.

2. Die Befestigung zwischen Mantel und Kopf kann derart sein, daß ein federnder Druck zwischen dem Mantel und den Zylinderwandungen vorhanden ist, wodurch das Schlagen und die Abnutzung vermieden wird. Man hat zwar das gleiche Ergebnis bereits dadurch erhalten, daß der Mantel eines gewöhnlichen Kolbens ein wenig größer herge-

stellt und alsdann aufgeschlitzt wurde, damit er in die Zylinderbohrung eingeführt werden konnte.

3. Der Mantel kann in einer einem Zylinder entsprechenden Hilfsvorrichtung mit dem Kopf verbunden und an diesem befestigt werden, so daß ein nachträgliches Fertigmachen oder Anpassen vermieden wird.

Aus Vorstehendem geht hervor, daß die schnelle und wirtschaftliche Herstellung von Kolben möglich ist, die kein nachträgliches Einpassen in die Zylinder erfordern und untereinander nach der Fertigstellung im wesentlichen das gleiche Gewicht besitzen.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Kolben für Kraftmaschinen mit einem Kopf und einem gesondert hergestellten Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel mit Vorsprüngen versehen ist, die im Abstande voneinander rund um ihn herum angeordnet und geeignet sind, die Mittel zur Verbindung mit dem Kopf zu bilden.
2. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge durch Ausbildung von Zungen (18) in den Wandungen des Mantels und Nächinnenbiegen dieser Zungen hergestellt werden.
3. 3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem in Kreisform gebogenen Metallstreifen hergestellt wird, wobei die zusammenstoßenden Kanten in dem Mantel einen Schlitz bilden, der zur Kolbenachse geneigt liegt.
4. 4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch

   gekennzeichnet, daß der Streifen zwei- oder mehrteilig ist, so daß eine entsprechende Anzahl von Schlitzen in dem Mantel entsteht.
5. 5. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer Scheibe als ein Preßstück hergestellt wird, dessen flacher Teil eine kreuzförmig oder andersgestaltete Öffnung zwecks Herstellens der Vorsprünge erhält.
6. 6. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge mit am Kopf des Kolbens angeordneten, die genaue Einstellung ermöglichenden Einrichtungen in Eingriff kommen.
7. 7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Vorsprünge mit Flanschen (z. B. 40) versehen sind.
8. 8. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Mantels (wie bei 24) nach innen gebogen sind.
9. 9. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Befestigung des Mantels an dem Kolbenkopf durch Aufgießen des letzteren auf den ersteren erfolgt, so daß der Kopf mit den Vorsprüngen in Eingriff kommt.
10. 10. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus gezogenem Rohr hergestellt ist und die Vorsprünge an seiner Kante aufweist, und daß bei einem zweiteiligen Mantel zweck- ' mäßig die Vonsprünge des einen Teils mit gleichen Vorsprüngen des anderen Teils in Übereinstimmung gebracht sind.

    Hierzu ι Blatt Zeichnungen