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Großgasmaschinenzylinder Großgasmaschinenzylinder werden allgemein
mit eingesetzter Laufbüchse ausgeführt, damit bei Abnutzung der Lauffläche nicht
das ganze teure Zylinderstück ausgewechselt werden muß. Infolgedessen ergeben sich
bei jedem Zylinder drei ineimanderlvegende konzentrische Zylindermäntel, nämlich
von innen nach außen erst die Laufbüchse, daran unmittelbar anschließend die innere
Zylinderwand und dann, durch den Kühlraum davon getrennt, die äußere Zylinderwand.
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Das Gewicht derartiger Zylinder ist sehr hoch, da mit Rücksicht auf
den Form- und Gußv organg auf die verhältnismäßig geringe Zugfestigkeit des Gußeisens
und zur Einschränkung der elastischen Formänderungen erhebliche Wandstärken vorgesehen
werden müssen. Dies hat weiterhin in betrieblicher Beziehung den Nachteil, daß die
Kühlung der Laufbüchse schlecht ist, wodurch das in den Zylinder gelangende Gemisch
stark erwärmt und die Lademenge vermindert wird und außerdem die bekannte Gefahr
vorzeitiger Zündungen vorliegt.
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Die erwähnten Nachteile werden vermieden, wenn man den Großgasmaschinenzylinder
- mit Ausnahme der besonders eingesetzten Laufbüchse-entsprechend einem älteren
Vorschlag aus schmiedeeisernen Blechen (Stahlblechen) durch Schweißung aufbaut.
Mit Rücksicht auf die größere Festigkeit dieses Baustoffes lassen sich wesentlich
geringere Wandstärken verwenden. Die allgemein übliche Bauweise der gußeisernen
Zylinder läßt sich jedoch auf die schmiedeeisernen Ausführungen nicht ohne weiteres
übertragen, da die elastischen Dehnungen zu groß werden würden; insbesondere die
bei jedem Hub unter dem Einfluß der Verbrennungsdrücke entstehenden Ausdehnungen
und Zusammenziehungen des Zylinders in der Achsenrichtung würden unzulässige Formen
annehmen. Die Erfindung betrifft ein Mittel, diesen Nachteil zu vermeiden; sie besteht
darin, daß der aus schmiedeeisernen Blechen aufgebaute, den eigentlichen Zylinder
bildende und die Ventilköpfe usw. tragende Kühlmantel in der Längsrichtung von einem
Kranz von Spannstangen durchquert wird, die mit Vorspannung von einer den Zünddrücken
entsprechenden Größe eingesetzt und mit der Zylinderwand verschweißt sind.
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Die Zylinderwände werden hierdurch von vornherein unter eine so große
Druckspannung gesetzt, daß nicht sie, sondern die erwähnten Spannstangen die Verbrennungsdrücke
aufnehmen; die Zylinderwände dienen also nicht mehr oder nur unwesentlich zur Kraftübertragung.
Die Vorspannung wird bereits bei der Herstellung des Zylinders erzeugt und dadurch
aufrechterhalten, daß die Spannstangen in den Zylinderstirnwänden und mit der ihnen
naheliegenden Zylinderwand verschweißt werden. Wenn sich diese Schweißung über die
ganze Länge des Zylinders oder einen genügenden Teil erstreckt, dienen die Stangen
gleichzeitig als Kühlrippen, da sie die Wärme abgebende Oberfläche des inneren Zylindermantels
vergrößern.
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Erfindungsgemäß werden weiterhin unter Vorspannung um die Zylinderwand
herum
Spannringe aufgelegt,, die.. diese unter Druckspannung setzen,
so daß die eigentlichen Beanspruchungen durch die Verbrennungsdrücke ganz oder teilweise
von den Ringen getragen werden. Auch diese Spannringe lassen sich, wenn sie festgeschweißt
werden, zur Verbesserung der Kühlwirkung heranziehen.
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Zweckmäßig werden zwei konzentrische Kränze von Spannstangen vorgesehen,
von denen der eine der inneren Zylinderwand naheliegt, während der andere an der
äußeren Zylinderwand vorgesehen ist. Sämtliche ;Spannstangen werden über die Stirnfläche
hinaus verlängert, und die inneren dienen zur Befestigung der Zylinderdeckel, während
die äußeren zum Anschluß der übrigen Teile der Maschine verwendet werden. Es sei.
erwähnt, daß Spannstangen auch bei gußeisernen Zylindern Anwendung gefunden haben,
daß sie jedoch dort nicht mit Vorspannung eingesetzt waren, nicht mit dem Zylinder
durch Schweißung verbunden waren und infolgedessen der Hauptsache nach andere Funktionen
auszuführen hatten.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.
Abb. z zeigt einen Längsschnitt durch einen schmiedeeisernen Großgasmaschinenzylinder,
und zwar in der linken Hälfte in einem senkrechten Schnitt, in der rechten Hälfte
in einem waagerechten Schnitt; Abb. 2 zeigt Querschnitte nach den Linien A-A bzw.
B-B.
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Um die Zylinderinnenwand a ist ein Kranz von Spannstangen b angeordnet,
die unmittelbar an der Wand anliegen und mit derselben verschweißt sind. Außerdem
sind diese Spannstängen in den Stirnflächen c und d des Zylinders durch Schweißverbindungen
befestigt. Ähnliche Spannstangen e liegen-in der Nähe des äußeren Mantels f, sie
sind ebenfalls in den Stirnflächen c und d eingeschweißt und an den Enden des Außenmantels
mit diesen durch kleine Aussparungen g, die mit Schweißmaterial ausgefüllt werden,
verbunden. Die Stangen sind während des Einschweißens unter Zugspannungen gehalten,
so daß sie nach Beendigung der Arbeit den Zylinder in der Achsenrichtung unter Druck
setzen. Diese letzteren Spannstangen können zum Teil auch außerhalb des Kühlraumes
angeordnet werden. Um den Ventilgehäusen lt auszuweichen, übertragen die benachbarten
Stangen die Kraft durch Querbalken, wie Abb. z rechte Hälfte erkennen läßt.
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Die Abb. 3 und 4 zeigen die Anordnung der eingangs erwähnten Spannringe.
Diese Ringe i und k, die vor allem in der Nähe der Laufbüchsenenden vorzusehen sind,
stützen sich auf die inneren Spannstangen h und können mit diesen verschweißt werden.
Außerdem sind Unterlagen Z zwischen den Ringen und der inneren Zylinderwand angebracht,
um den Druck gleichmäßiger auf die Innenwand zu verteilen.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 und G nehmen die letzterwähnten
Einlagen (hier m bezeichnet) den ganzen Raum zwischen je zwei Spannstangen ein,
und sie sind sowohl mit der Zylinderinnenwand als auch mit den Ringen i und k verschweißt,
so daß sie als Kühlrippen angesprochen werden können.
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Zur Versteifung des Zylinders sind noch die Rippen n vorgesehen, die
bei der Übertragung der in den Spannstangen auftretender Kräfte mitwirken und insbesondere
die Festigkeit der Zylinderstirnwand erhöhen.