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Kurbelzapfen-Druckschmierung Bei Kolbenmaschinen, welche von einer
Kurbel angetrieben werden oder deren Kolbenkraft auf eine Kurbel arbeitet, ist der
Kurbelzapfen der größten Reibungsarbeit ansgesetzt. Dies ist besonders bei schnellaufenden
stehenden Kolbenmaschinen der Fall, auf welche sich die Erfindung allein beziehen
soll und bei denen sich zu dein Kolbendruck der bei dem Aufwärtsgang des Kolbens
auftretende Beschleunigungsdruck der Gestängemassen hinzuaddiert.
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Um das Heißlaufen des Kurbelzapfenlagers zu vermeiden und ein schnelles
Verschleißen desselben zu verhindern, ist es bekannt, bei hochbelasteten und hochtourigen
Maschinen das Kurbelzapfenlager durch eine besondere Druckschmierung zu schmieren.
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Die Erzeugung des Drucköles erfolgte hierfür bisher entweder durch
eine rotierende Pumpe oder eine Kolbenpumpe oder auch durch Ausnutzung der Zentrifugahv
irkun des Kurbelzapfens und schließlich auch durch Anwendung eines Hochbehälters,
wobei jedoch wieder eine Druckpumpe erforderlich ist, welche das Öl in den Hochbehälter
fördert.
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Die bisher angewandten Druckschmierungen haben jedoch den Nachteil,
daß sie z. B. bei Anwendung von rotierenden Pumpen oder Kolbenpumpen leicht versagen
.durch Hängenbleiben der federbelasteten Ventile, Reißen des Antriebsriemens oder
der Antriebskette oder aber, sofern Zahnräder für den Antrieb der Pumpe vorgesehen
sind, durch schnelles Verschleißen .der raschlaufenden Zahnräder. Solche Druckschmierungen
sind neben der Betriebsunsicherheit außerdem sehr kostspielig, da außer der Pumpe
und deren Antrieb Rohrleitungen mit Einstellarmaturen und teure Lagerausdrehiuigen
und Wellenbohrungen erforderlich sind.
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Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf eine Druckschmierung für
.stehende Maschinen, bei welcher der Öldruck lediglich durch den Beschleunigungsdruck
der in den Hohlräumen des Pleuelstangenschaftes befindlichen Ölsäulen erzeugt wird.
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Folgendes Beispiel soll den Beweis der vorstehenden Behauptung erbringen:
Die Pleuelstange einer stehenden Maschine mit Zoo mm Kolbenhub und einer Drehzahl
von 5oo pro Minute sei so ausgeführt, wie Abb. i und 2 zeigen, also mit .2 Hohlräumen
5 und 7 im Pleuelstangenschaft. Jeder Hohlraum ist mit Öl angefüllt, deren jede
Ölsäule Zoo g, also o,2 kg wiegt. Die beschleunigte Masse würde .dann sein
Der Beschleunigungsdruck der Masse würde bei r - o, i m Kurbellänge und n
.= 5oo Tonren pro Minute betragen.
Umfangsgeschwindigkeit des Kurbelzapfens:
Beschleunigunhsdruck:
Mithin würde der Öldruck auf den Kurbelzapfen beim Aufwärtsgang der Maschine p -
5,4 Atm. betragen.
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Die Vorteile dieser Neuerung sind folgende: i. Mit der Erhöhung der
Tourenzahl erhöht sich auch automatisch der Öldruck infolge des höher «erdenden
Beschleunigungsdruckesder in der hohlen Pleuelstange befindlichen Ölsäule.
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2. Die Wirkung des Öldruckes erfolgt in dem Moment, wenn bei einfach
wirkenden Maschinen der Beschleunigungsdruck -der Gestängemassen auf dem Zapfen
am höchsten ist, also beim Aufwärtsgang der Pleuelstange.
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3. Ein Versagen der Druckschmierung tritt nur dann ein, wenn keine
ununterbrochene Ölzufuhr erfolgt.
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Auch bei der Schiefstellung der Maschine, z. B. bei Flugzeugmotoren
oder bei fahrbaren Anlagen, ist ein Versagen dieser Druckschmierung ausgeschlossen.
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Die Figuren zeigen beispielsweise Ausführungsformen, und zwar die
Fig. i und 3 die Pleuelstangen mit verschiedenen Behältern in Ansicht, F ig. 2 einen
Schnitt .durch die Achse A-B .der Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt des oberen Teiles
der Fig. 2 in vergrößertem Maße, Fig. 5 einen entsprechenden Schnitt , nach der
Ebene C-D der Fig. 4, die Fig. 6 und 7 mehrere Absperrorgane im Schnitt nach Art
der Fig. 4 und Fi.g. 8 eine Gesamtansicht der Pleuelstange in dem geschlossenen,
geschnittenen Ständer mit Wanne.
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In den Figuren bedeutet i die geschlossene Wanne, in der sich die
Pleuelstange mit den Behältern 7 (Fig. i) und 12 (Fig. 3) bewegt. Diese Behälter
verlaufen parallel zur Pleuelstangenachse und enden oben in ,den Auffangbehältern.
Von diesen führen Öffnungen io, ii zu Sammelräumen, von denen das Schmiermittel
durch Kanäle 6 in die Behälter 7, 12 ge-
langt. Die Absperrorgane sind entweder
in Form von Rückschlagklappen 8 oder Rückschlaggventilen 9 oder labyrinthartigen
Abschlüssen ausgebildet (Fig. 7). Die Behälter sind entweder im Schaft als Hohlräume
7 angeordnet oder in Gestalt von Rohren 12 außen an dem Pleuelstangenschaft angebracht.
14 bezeichnet eine Schmiernut, der das Öl durch Öffnung 13 von den Behältern aus
zufließt. Außen gelangt das Öl durch Schöpfer 2. 3 zu den Auffangbehältern unter
Zentrifugalwirkung. Durch .die Ölnut 14 und die Öffnung 13, 17 stehen die Behälter
7 oder Rohre 12 zum Ausgleich in Verbindung. , Die Wirkungsweise der Druckschmierung
ist folgernde.
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Das ganze oder teilweise gekapselte Kurbelgehäuse i (s. Fig. 7) ist
so weit .mit Öl angefüllt, daß die am unteren Pleuelstangenkopf angebrachten
Ölschleuderbehälter z in das Öl eintauchen:. An der unteren Seite des Pleuelstangenkopfes
sind, um nicht von der Drehrichtung der Maschine abhängig zu sein, zwei symmetrische
Ölschleuderbehälter 2 angebracht. Beim Niedergang der Kurbel taucht nun der untere
Teil des Pleuelstangenkopfes (Fig. y) mit den ölbehältem 2 in Z51 ein, wobei sich
diese mit Öl füllen. Dein in .den Behältern 2 befindlichen öl wird nun bei
Aufwärtsgang der Pleuelstange die Beschleunigung .der Pleuelstange erteilt. Das
in den Behältern 2 befindliche Öl wird nun einerseits durch die Beschleunigung und.
andererseits durch Zentrifugalkraft gegen das Prallblech 3 der Ölschleuderbehälter
2 :geschleudert und dann nach oben gespritzt (Fig. 7). Der Ölstrahl wird hierbei
durch eine geeignete Form des Prallbleches 3 so geleitet, daß er am oberen Pleuelstangenkopf
(Fig. 7) auftrifft und sich über diesen und dann in die angegossene Ölrinne 4 und
-in die Öltrichter i i ergießt.
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Die Ölrinne .4 leitet nun das ununterbrochen an der Stange abfließende
Öl durch die Bohrurigen io in die beiden ölkannnern 5 (Fig. 2) oder i 1 (Fig. 3)
des Pleuelstangenschaftes und füllt diese an. Das in den beiden Ölsammelkammern
5 bzw. in dein Trichter ii befindliche Öl wird nun beim Aufwärtsgang der Stange
einerseits durch seine Schwere und andererseits. durch die ihm von der Pleuelstange
bei Rückgang des Kolbens erteilte Beschleunigung durch die Kanäle 6 in die Behälter
7 (Fig. 2) des Pleuelstangenschaftes oder der Ölrohre 12 (Fig. 3) gedrückt.
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Die Rückschlagventile (Fig. 4 bis 7) haben die Aufgabe, beim Hubwechsel,
also beim Aufwärtsgang der Stange das in den Druckkammern 7 bzw. i2 befindliche
Öl nicht wieder in die oberen Ölsammelkammern 5 bzw. Trichter i i entweichen zu
lassen. Dies Zurückhalten geschieht beim Aufwärtsgang .der Pleuelstange durch den
rückwärtigen Beschleunigungsdruck des in den Druckkammern 7 bzw. 12 befindlichen
Öles und durch die rückwärtige Beschleunigung der Ventilkegel bzw. Ventilklappen
8 bzw. 9, die den Ventilkegel 8 oder die Ventilklappen 9 fest auf die Ventildichtungsfläche
aufdrücken und somit -den Abschluß des Ventildurchganges
herbeiführen.
Dieses Spiel wiederholt sich nun bei jedem Hubwechsel.
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Die Ventilkegel 8 und Ventilklappen 9 haben keine Federbelastungen,
sondern werden lediglich durch die beim Auf- und Abwärtsgang der Pleuelstange erteilte
Beschleunigung der Ventilkegel bzw. Ventilklappen geöffnet bzw. geschlossen.
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Die beiden Ölkammern 7 bzw. 12 sind durch die Bohrungen 13 mit einer
oben in dein Pleuelstangenlager eingearbeiteten Längsnut 14. in Verbindung gebracht,
in welche das Drucköl je nach der Drehzahl der Maschine mit einem Druck von mehreren
Atmosphären auf den Kurbelzapfen gedrückt wird und sich dann über dessen Oberfläche
unter :diesem Druck verbreitet.
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Diese Ölnut, in welche sich das Drucköl ergießt, wird beim Stillstand
der Maschine durch den geschliffenen Kurbelzapfen abgedichtet, so daß dann das in
den Druckkaininern befindliche Öl auch bei Stillstand der Maschine nicht seitlich
am Kurbelzapfen ausfließen kann.