DE650603C - Verschleissfestes Gusseisen fuer die Herstellung von Dichtungsorganen fuer Brennkraftmaschinen fuer feste, staubfoermige Brennstoffe - Google Patents

Verschleissfestes Gusseisen fuer die Herstellung von Dichtungsorganen fuer Brennkraftmaschinen fuer feste, staubfoermige Brennstoffe

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DE650603C
DE650603C DESCH99084D DESC099084D DE650603C DE 650603 C DE650603 C DE 650603C DE SCH99084 D DESCH99084 D DE SCH99084D DE SC099084 D DESC099084 D DE SC099084D DE 650603 C DE650603 C DE 650603C
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J10/00Engine or like cylinders; Features of hollow, e.g. cylindrical, bodies in general
    • F16J10/02Cylinders designed to receive moving pistons or plungers
    • F16J10/04Running faces; Liners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B45/00Engines characterised by operating on non-liquid fuels other than gas; Plants including such engines
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines verschleißfesten Gußeisens zur Herstellung von Zylinderlaufbuchsen für Brennkraftmaschinen für feste, staubförmige Brennstoffe. Dieses Gußeisen ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
3,0 bis 4,0 °/o Kohlenstoff,
2,0 - 7,0 °/0 Mangan,
o,S - i,o°/0 Silicium,
0,1 - i,o°/o Nickel,
Rest Eisen und niedrige Gehalte an Phosphor und Schwefel.
Insbesondere hat sich z. B. für den genannten Verwendungszweck ein Gußeisen folgender Zusammensetzung bewährt:
Kohlenstoff ' 2>,42°lo>
Mangan 5>42°/0,
Silicium 0,94°/o.
Schwefel 0,017°/,,,
Phosphor 0,17%,
Nickel o,io°/0,
Rest Eisen.
as
Ein derartig zusammengesetzter Werkstoff ist außerordentlich widerstandsfähig, so daß er den starken Beanspruchungen, die beim Betrieb von Kohlenstaubmotoren auftreten, in einem bisher nicht gekannten Maße Rechnung trägt.
Alle bisher erprobten Werkstoffe von Zylinderauflaufbuchsen in Kohlenstaubmotoren wiesen nach kurzer Betriebszeit durch die Asche des verbrannten Kohlenstaubes einen so hohen Verschleiß auf, daß ein weiterer Betrieb nicht möglich war. Die vorerwähnten Werkstoffe halten der Verschleißwirkung der Kohlenstaubasche stand, so daß das außerordentlich bedeutungsvolle Ergebnis erhalten ist, daß ein ordnungsmäßiger Betrieb von Kohlenstaubmotoren für etwa die gleiche Zeitdauer möglich ist, wie das beispielsweise bei Leicht- und Schwerölmotoren mit Buchsen bisher bekannter Zusammensetzung schon möglich ist. Damit ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Einführung von Kohlenstaubmotoren in die Praxis erfüllt.
Die genannten Werkstoffzusammensetzungen sind nicht nur widerstandsfähig und gegen Abnutzungen gefeit, sie sind auch wenig spröde, alles Eigenschaften, die gerade für Zylinderlaufbuchsen bei Kohlenstaubmotoren von größter Bedeutung sind. Auch der weitere Vorteil ist zu erwähnen, daß die Herstellung im Gegensatz zu anderen bekannten Verfahren sehr billig ist. t
Die Eigenart des zu verwendenden Werkstoffes bringt es mit sich, daß man bei der Herstellung von Bauteilen aus diesem Werkstoff auf eine möglichst einfache Formgebung achtet. Es liegt dies hauptsächlich daran, daß ein Werkstoff mit besonders guter Ver-
Schleißfestigkeit lediglich durch Schleifen bearbeitet werden kann. Achtet man infolgedessen auf eine einfache Formgebung, so wird die Bearbeitung nur geringe Kosten ver-Ursachen.
Eine Ausführungsmöglichkeii der Erfin-*' dung ist auch darin' zu sehen, den Zylinder aus insgesamt drei Buchsen zusammenzusetzen, mit dem Zweck, eine stärkere Kühlung ίο des oberen Teiles des Verbrennungsraumes bei verhältnismäßig einfacher Herstellung zu erzielen.
Bei der Verwendung des genannten Werkstoffes, der sich also durch eine besonders gute Verschleißfestigkeit auszeichnet, ist noch darauf zu achten, daß die Verschleißfestigkeit auch davon abhängt, mit was für einem Werkstoff ein Reibungszusa'mmenhang besteht. Versuche haben gezeigt, daß in manchen Fällen ein Werkstoff höherer Brinellhärte mehr abgenutzt wird, wenn ein Werkstoff niedrigerer Brinellhärte, als wenn ein Werkstoff höherer Brinellhärte auf ihm reibt. Bei Verbrennungskräftmaschinen für staubförmige Brennstoffe, insbesondere Kohlenstaubmotoren, müssen nun die Werkstoffe von Zylinderlaufbuchsen und Kolbenringen so aufeinander abgestimmt sein, daß die Abnutzung der Kolbenringe größer ist als diejenige der Zylinderlauf büchsen. Das liegt an dem höheren Preis und der schwierigen Auswechselung der Zylinderlaufbuchsen. Indessen muß die Abnutzung der Kolbenringe so gering sein, daß sie einen ordnungsmäßigen Betrieb gewährleistet. Schließlich muß der Werkstoff der Kolbenringe den hohen Biegungsbeanspruchungen, die bei Kolbenringen auftreten, gewachsen sein. Man hat gefunden, daß ein Werkstoff etwa folgender Zusammensetzung:
2,0 bis 4,0 0J0 Kohlenstoff, 1,0 - 2,0 °/0 Mangan, - 0,5 - 1,0 °/o Silicium,
0,5 - i,5°/0 Nickel,
0.3 - 0,7 »/ο Chrom, Rest Eisen und geringe Gehalte an Phosphor und Schwefel,
den · vorerwähnten Bedingungen entspricht, wenn er mit dem vorerwähnten Werkstoff für Zylinderlauf büchsen zusammenarbeitet. Insbesondere hat sich ein Baustoff folgender Zusammensetzung bewährt:
Kohlenstoff , 2,84°/0,
Mangan -. i,74°/o>
Silicium , 0,98 °/0,
■Schwefel 0,07°/,,,
Phosphor . _ 0,20 °/0,
Nickel 'l,i6°/0,
Chrom . p,53°/0,
Rest Eisen.
In der Anwendung auf Verbrennungskraftmaschinen für staubförmige Brennstoffe, wie Köhlenstaubmotoren, in denen Kolbenringe und Zylinderbuchsen reiben, ergibt sich jedoch für die Kolbenringe im Verhältnis zu. normalen Kolbenringen immer noch eine nicht unbeträchtliche Sprödigkeit, so daß das Überstreifen von Kolbenringen über den Kolben, wie es im allgemeinen bei derartigen Maschinen üblich ist, nicht möglich ist.
Infolgedessen empfiehlt sich die Anwendung einer besonderen Bauart für den Kolben-, bei der der Kolben aus zwei Teilen besteht und mit Kammerringen versehen ist, so daß die Kolbenringe nicht übergestreift, sondern einfach über den unteren Teil geringeren Durchmessers geschoben zu werden brauchen.
Einige Ausführungsbeispiele der vorerwähnten Bauart werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Abb. ι eine Zylinderbauart mit einer besonders einfach geformten Laufbuchse, insbesondere für Dieselmaschinen für staubförmige Brennstoffe, im Schnitt,
Abb. 2 eine etwas abgeänderte Bauart, ebenfalls im Schnitt,
Abb. 3 einen Kolben für Dieselmaschinen für staubförmige Brennstoffe im Schnitt.
In Abb. ι ist α eine Zylinderbuchse, b ein einfaches Rohr, das in den oberen Teil der Zylinderbuchse eingesetzt ist. Dieses einfache Rohr b besteht aus dem eingangs erwähnten, besonders verschleißfesten Werkstoff in der Zusammensetzung:
Kohlenstoff ..-. 3,42 °/o,
Mangan .... 5>42°/o,
Silicium 0,94°/0,
Schwefel o,oi7°/0,
Phosphor o,i7°/0,
Nickel ' o,io°/0,
Rest Eisen t
bzw. der Zusammensetzung:
Kohlenstoff 3 bis 4°/o,
Mangan 2 - 7°/0,
Silicium 0,5 - i,o°/o,
Nickel 0,1 - i,o°/0,
Rest Eisen und niedrige Gehalte an Phosphor und Schwefel.
Die einfache Form hat zur Folge, daß nur eine geringe Bearbeitung notwendig ist. Damit ist dem Umstand Rechnung getragen, daß eine Bearbeitung infolge der hohen Verschleißfestigkeit des \Verkstoffes nur durch Schleifen ausgeführt werden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 besteht der Zylinder aus drei Buchsen a, b
und c. Die Buchse b entspricht wiederum, bis auf eine geringe Abweichung am oberen Ende, in ihrer Einfachheit der Buchse b im Ausführungsbeispiel Abb. i. Auch die Zusammensetzung dieser Buchse stimmt mit der Zusammensetzung der Buchse gemäß Abb. ι überein. Die Buchse c ist mit Kühlkanälen ausgestattet, um den oberen Teil des Verbrennungsraumes trotz verhältnismäßig einfächer Herstellung stark kühlen zu können. Die Kühlflüssigkeit, die sich in den Raum zwischen äußerem Zylindermantel und den Buchsen α und c befindet, wird gezwungen, in die spiralförmig ausgebildeten Kanäle zwisehen Buchse b und c unten einzutreten, die Kanäle zu durchströmen und am oberen Ende nach oben oder seitlich auszutreten. Demgemäß wird das Kühlmittel so nahe wie möglich an den Verbrennungsraum herangebracht, während . die Festigkeit der verhältnismäßig dünnen Buchse b durch die Bewehrungsrippen h gewährleistet ist.
In Abb. 3 ist ein Kolben dargestellt, der mit den Zylindern gemäß den Abb. ι und 2 zur Zusammenarbeit geeignet ist. Das wesentliche ist, daß die Kolbenringe nicht, wie üblich, übergestreift werden, sondern daß sie auf den entsprechenden Kolbenteil einfach aufgeschoben werden. Der Grund dafür ist der, daß die verhältnismäßig größere Sprödigkeit der Kolbenringe, welche durch Zusammenwirkung mit den sehr verschleißfesten Einsatzbuchsen der Zylinder verursacht ist, ein Überschieben der Kolbenringe unmöglich macht. Der Kolben setzt sich demgemäß aus einem oberen Körper d und einem unteren Körper e zusammen. Der zusammengesetzte Kolbenkörper weist eine Einschnürung auf, die durch den verjüngten unteren Teil des Kolbenkörpers d gegeben ist. Die Kammerringe f,' in welche die Kolbenringe g eingelassen sind, brauchen infolgedessen lediglich über den verjüngten unteren Teil des Kolbenringes d übergeschoben zu werden. Die Zusammensetzung des Kolbenringwerkstoffes ist bereits angegeben, wird jedoch, um Mißverständnisse zu vermeiden, hier nochmals wiederholt:
Kohlenstoff 2 bis 4%,
Mangan 1 - 2%,
Silicium 0,5 - 1,0%,
Nickel 0,5 - 1,5%,
Chrom 0,3 - ο,γ°[0,
Rest Eisen und geringe Gehalte an Phosphor und Schwefel,
insbesondere folgende Zusammensetzung:
Kohlenstoff 2,84°/0,
Mangan i»74°/o>
Silicium 0,98%,
Schwefel 0,07%,
Phosphor 0,20 °/0,
Nickel i,i6°/0,
Chrom 0,53°/,,,
Rest Eisen.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verwendung eines verschleißfesten Gußeisens mit
3,0 bis 4,0 °/o Kohlenstoff,
2,0 - 7,0 % Mangan,
0,5 - ΐ,ο°/0 Silicium,
0,1 - i,o% Nickel,
Rest Eisen und niedrige Gehalte an Phosphor und Schwefel für die Herstellung von Zylinderlaufbuchse]! für Brennkraftmaschinen für feste, staubförmige Brennstoffe.
2. Verwendung eines verschleißfesten Gußeisens mit
2,0 bis 4,0% Kohlenstoff,
i,o - 2,0% Mangan,
0,5 - 1,0% Silicium,
o,S -. i,S7o Nickel, . 8*
°>3 - °>7% Chrom,
Rest Eisen und geringe Gehalte an Phosphor und Schwefel für die Herstellung von Kolbenringen, die mit Laufbüchsen nach Anspruch 1 zusammenarbeiten.
3. Zylinder für Brennkraftmaschinen für feste, staubförmige Brennstoffe mit einer Einsatzbüchse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine besondere Kühlbüchse zwischen der Einsatzbüchse und der Zylinderbüchse.
4. Kolben für Brennkraftmaschinen für feste, staubförmige Brennstoffe mit Kolbenringen nach Anspruch 2, wobei die Kolbenringe in die seitlichen Aussparungen von Kammerringen eingelassen und die Kammerringe auf den entsprechend verjüngten Ansatz des einen Teiles des zweiteiligen Kolbenkörpers geschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolbenteil an das freie Ende dieses ver-
* jüngten Ansatzes so angeschlossen ist, daß der zweite Kolbenteil mit seinem oberen Ende den verjüngten Ansatz etwas umfaßt und eine Einschnürung innerhalb des Gesamtkolbenkörpers begrenzt, in der die mit den Kolbenringen versehenen Kammerringe festliegen.
.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DESCH99084D 1932-10-02 1932-10-02 Verschleissfestes Gusseisen fuer die Herstellung von Dichtungsorganen fuer Brennkraftmaschinen fuer feste, staubfoermige Brennstoffe Expired DE650603C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE755034C (de) * 1938-06-28 1953-01-05 Goetzewerke Kolbenring
DE3038235A1 (de) * 1980-10-10 1982-05-06 Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart Zylinder oder zylinderlaufbuchse fuer hubkolben-verbrennungsmotoren
DE3619664A1 (de) * 1985-06-17 1986-12-18 Nippon Piston Ring Co., Ltd., Tokio/Tokyo Verschleissfeste, gesinterte legierung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3038235A1 (de) * 1980-10-10 1982-05-06 Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart Zylinder oder zylinderlaufbuchse fuer hubkolben-verbrennungsmotoren
DE3619664A1 (de) * 1985-06-17 1986-12-18 Nippon Piston Ring Co., Ltd., Tokio/Tokyo Verschleissfeste, gesinterte legierung

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