DE719682C

DE719682C - One-piece piston

Info

Publication number: DE719682C
Application number: DEJ62469D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Scheibe
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1938-09-20
Filing date: 1938-09-20
Publication date: 1942-04-15

Description

Einteiliger Kolben Die Erfindung betrifft einen einteiligen Kolben, dessen Mantel in einzelne Gleitflächen unterteilt ist.One-piece piston The invention relates to a one-piece piston, whose jacket is divided into individual sliding surfaces.

Es sind bereits bei den Pleuelstangenzapfenlagerneingebuchtete Kolben bekanntgeworden, welche unterhalb der Dichtungsringe mit schräg verlaufenden Schlitzen verstehen sind, so daß der Kolbeirkörper zu beiden Seiten der Pleuelstange aus schräg nach unten gerichteten Zungen besteht. Diese Formgebung hat den Zweck, die Gleitteile des Kolbens parallel der Pleuelstange besonders elastisch auszubilden in der Annahme, daß sich dabei durch- Einwirkung thermischer und elastischer Kräfte ein Gleichgewichtszustand ausbildet, welcher ein einwandfreies Gleiten des Kolbens bei guter Wärmeabfuhr verbürgt. Kolben dieser Art zeigen aber den Nachteil, daß bei ihnen eine ungleichmäßige thermische und mechanische Belastung sowohl des Kolbenkörpers als auch der Zylinderlaufbüchse erfolgt und dadurch Betriebsetörungen hervorgerufien worden können.There are already indented pistons on the connecting rod journal bearings became known, which below the sealing rings with oblique slots are understood, so that the piston body on both sides of the connecting rod at an angle downward tongues. This shape has the purpose of the sliding parts of the piston parallel to the connecting rod to be particularly elastic, assuming that there is a state of equilibrium through the action of thermal and elastic forces forms, which guarantees perfect sliding of the piston with good heat dissipation. But pistons of this type have the disadvantage that they have an uneven thermal and mechanical stress on both the piston body and the cylinder liner occurs and operational malfunctions can be caused as a result.

Es ist ferner bekannt, den oberen Teil eines Kolbens mit zur Längsachse des Kolbens geneigten Einschnitten zu versehen.. Diesle. Einschnitte erstrecken- sich jedoch nur aufden Kolbenkopf und haben lediglich den Zweck, eine besonders gute Abdichtung des Kolbens gegen die Zylinderwandung durch die Druckwirkung des treibenden oder getriebenen Mittels zu bewirken. Kolben dieser Art sind jedoch zwei- oder mehrteilig ausgebildet, wobei der Kolbenkopf mit dem übrigen Teil des Kolbens durch einen Bolzen o. dgl. verbunden ist. Dabei ist der Wärmeabführung nur mangelhaft Rechnung getragen worden, denn über den dem Brennraum benachbarten, -für die Abdichtung bestimmten Kolbenkopf erfolgt zwangsläufig auch der größte Teil der Wärmeableitung an den Zylinder. Die Lebensdauer derartiger Kolben kann also nur gering sein, da diese Kolben sowohl hohen thermischen als auch hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.It is also known to have the upper part of a piston with the longitudinal axis of the piston to provide inclined incisions .. Diesle. Extend incisions- however only on the piston head and only have the purpose of being special good sealing of the piston against the cylinder wall due to the pressure effect of the driving or driven means to effect. However, pistons of this type are two- or formed in several parts, the piston head with the remaining part of the piston is connected by a bolt or the like. The heat dissipation is only inadequate This has been taken into account, because over the one adjacent to the combustion chamber, -for the seal Certain piston head inevitably takes place most of the heat dissipation to the cylinder. The service life of such pistons can therefore only be short because these pistons are exposed to both high thermal and high mechanical loads are.

Gegenstand der Erfindung ist ein Kolben, welcher nicht nur diese Nachteile vermeidet, sondern darüber hinaus gegenüber den bekanntgewordenen Kolben für Kraft-und Arbeitsmaschinen noch bedeutende weitere Vorteile aufweist: Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Tragfläche des einteiligen Kolbens mit schräg zur Kolbenachse geneigten umlaufenden Rippen versehen ist. Diese sind entweder als parallel zueinander verlaufende, in sich geschlossene, glockenförmige Ringfortsätze oder aber als wendelförmig verlaufende Rippen ausgebildet. In bestimmten Fällen kann der dem Arbeitsraum zugekehrte Teil des Kolbenkörpers zusätzlich mit Dichtungsringen versehen sein.The invention relates to a piston which not only has these disadvantages avoids, but also compared to the well-known piston for power and Work machines are still significant more Has advantages: The Invention essentially consists in the fact that the supporting surface of the one-piece piston is provided with circumferential ribs inclined obliquely to the piston axis. These are either as parallel, self-contained, bell-shaped Ring extensions or formed as helically extending ribs. In particular In this case, the part of the piston body facing the working space can also be used Be provided with sealing rings.

Die Erfindung ist durch die Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Abb. i den Mittellängsschnitt eines Kolbens zur Hälfte um 9o° gedreht, dessen Mantelfläche durch schräge Ringnuten über seine ganze Ausdehnung in einzelne elastische Gleitflächen aufgeteilt ist. Abb. 2 veranschaulicht einen Teillängsschnitt durch einen Kolben, bei welchem die Unterteilung des Kolbenmantels in .einzelne elastische Gleitflächen unterhalb der normal zu lagernden Dichtungsringe vorgenommen ist.The invention is illustrated by the drawing in two exemplary embodiments shown, namely Fig. i shows the central longitudinal section of a piston in half rotated by 90 °, the outer surface of which is covered by oblique annular grooves over its entire extent is divided into individual elastic sliding surfaces. Fig. 2 illustrates one Partial longitudinal section through a piston, in which the subdivision of the piston skirt in .individual elastic sliding surfaces below the normally stored sealing rings is made.

In der durch Abb. i dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Lauffläche des Kolbens über ihre ganze Ausdehnung mit umlaufenden Ringnuten i versehen. Diese Ringnuten sind gegen die Kolbenachse geneigt, so daß die stehentleibenden Rippen 2 glockenförmige Ringfortsätze bilden, die mit einer Fläche 3 an der Innenfläche des Zylinders geführt werden. Diese Form der Rippen ist besonders zweckmäßig, denn ihre Formelastizität kann voll zur Auswirkung kommen, weil die Hauptrichtung ihrer Wärmeausdehnung mit den Mantellinien der Zylinderlaufbüchse einen spitzen. Winkel einschließt und deshalb Verklemmungen beim Wachsen des Kolbens nicht eintreten können. Der Wärmeübergang vom Kolben auf die Zylinderwand vollzieht sich durch die Gleitflächen der Rippen. Der Querschnitt der Rippen ist deshalb durch die Forderung nach genügender Elastizität bei ausreichender Wärmeabführung bestimmt und wird zweckmäßig den bevorzugten Betriebszuständen der Kraft- und Arbeitsmaschinen angepaßt. je nach der Anlage der- Führungsflächen des Kolbens, an die Laufbüchse wird ein mehr oder weniger guter Wärmeübergang an die Laufbüchsenwand erfolgen. Aus dem dadurch bedingten Temperaturzustand wird sich die Formänderung der einzelnen Rippen so ergeben, daß sich ein Gleichgewichtszustand ausbildet, bei dem einerseits genügend Wärme an die Lauffläche abgeführt und andererseits eine genügende Abdichtung gegen die Laufbüchsenwand erreicht wird. Durch entsprechende Wahl des Spieles am kalten Kolben ist bei betriebswarmen Kolben eine schlüssige Anlage der Rippen an die Zylinderfläche zu erreichen, so daß ein gasdichter Abschluß des Zylinderarbeitsraumes durch die Rippen erfolgt und besondere Dichtungsringe nicht erforderlich sind.In the embodiment of the invention illustrated by fig the running surface of the piston over its entire extent with circumferential annular grooves i provided. These annular grooves are inclined towards the piston axis, so that the stagnant Ribs 2 form bell-shaped ring extensions with a surface 3 on the inner surface of the cylinder. This shape of the ribs is particularly useful because their elasticity of formulas can come into their own because the main direction of their Thermal expansion with the surface lines of the cylinder liner a point. angle includes and therefore jamming cannot occur when the piston grows. The heat transfer from the piston to the cylinder wall takes place through the sliding surfaces of the ribs. The cross section of the ribs is therefore sufficient due to the requirement Elasticity is determined with sufficient heat dissipation and is expediently the preferred Adjusted operating states of the prime mover and work machines. depending on the system Guide surfaces of the piston on the liner will be a more or less good one Heat transfer to the liner wall take place. From the resulting temperature condition the change in shape of the individual ribs will result in a state of equilibrium forms in which on the one hand enough heat is dissipated to the running surface and on the other hand a sufficient seal against the liner wall is achieved. Through appropriate The choice of play on the cold piston is a conclusive one when the piston is at operating temperature To achieve the attachment of the ribs to the cylinder surface, so that a gas-tight seal of the cylinder working space through the ribs and special sealing rings are not required.

Sollen aus irgendeinem Grunde trotzdem Dichtungs- oder Feuerringe Verwendung finden, so können diese zusätzlich an jeder beliebigen geeigneten Stelle der Mantellinie angeordnet werden. In Abb.2 ist ein Kalben im Teilschnitt dargestellt, bei welchem die Aufteilung der Mantelfläche in einzelne Gleitflächen 3 gemäß der Erfindung durch die ringförmigen Nuten i und Rippen 2 unterhalb der Nuten q. zur Lagerung einer Anzahl Dichtungs- oder Feuerringe 5 erfolgt ist.Should for whatever reason seal rings or fire rings anyway? Are used, they can also be used at any suitable point the surface line can be arranged. In Fig.2 a calving is shown in partial section, in which the division of the lateral surface into individual sliding surfaces 3 according to Invention by the annular grooves i and ribs 2 below the grooves q. to the Storage of a number of sealing or fire rings 5 has taken place.

Die Aufteilung der Lauffläche des Kolbens in einzelne elastische ringförmige Gleitebenen kann auch durch wendelförmige Nuten erfolgen, welche um den Kolben in der Form ein- oder mehrgängiger Schrauben angelegt sind. Der Abschluß der zusammenhängenden Nuten gegen den Zylinderraum erfolgt dabei zweckmäßig durch ausreichende Drosselung ihres Querschnittes oder durch Unterbrechungen. Durch die in sich geschlossenen Laufflächen, welche in Mehrzahl in Laufrichtung des Kolbens hintereinanderliegen. läßt sich bei richtiger Wahl des Kolbenspieles eine einwandfreie Abdichtung des Zylinderraumes durch schlüssige Gleitung der Rippen erzielen.The division of the running surface of the piston into individual elastic annular Slip planes can also be created by helical grooves which are placed around the piston in the shape of single or multiple start screws are created. The conclusion of the contiguous Grooves against the cylinder space are expediently made by adequate throttling their cross-section or through interruptions. Through the self-contained Running surfaces, which are in plurality in the running direction of the piston one behind the other. a proper sealing of the piston can be achieved with the correct choice of the piston clearance Achieve cylinder space by coherent sliding of the ribs.

Claims

PATENT CLAIMS: i. One-piece piston, characterized in that the supporting surface of the piston with circumferential resilient elements inclined obliquely to the piston axis Ribs (2) is provided.

2. One-piece piston according to claim i, characterized in that that the ribs as self-contained, bell-shaped running parallel to one another Ring processes are formed.

3. One-piece piston according to claim i, characterized in that that the ribs are helical. q .. One-piece piston according to claim i to 3, characterized in that the part of the piston body facing the working space is also provided with sealing rings (5).