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Kolbenabdichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Kolbenabdichtung für Brennkraftmaschinen, bei .der in der Kolbenringnut
außer dem Kolbenring ein Schlagring mit ,allseitigem Spiel angeordnet ist, der völlig
druckentlastet unter dem Einfluß seiner Massenträgheit in der Kolbenringnut hin
und her schlägt. Der Schlagring hat die Aufgabe, das Festwerden .des Kolbenringes
zu verhindern, indem er die sich am Kolbenring und an den Wandun;g«n .der Kolbenringnut
bildende Ölkohle in feine Teilchen zerschlägt oder zerreibt, die vom Schmieröl foTtgeschwe=
t werden. Bei den bekannten Kolbenabdichtungen dieser Art ist der Schlagring entweder
in der entsprechend vertieften. Kolbenringnut hinter dem Kolbenring oder in der
entsprechend verbreiterten Nut neben ihm angeordnet. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß diese Schlagringanordnung das Festwerden des dem Brennraiun am nächsten liegendep
obersten Kolbenringes nicht zu verhindern vermag. Das ist .darauf zurückzuführen,
daß :der Ölkohleanfall in der 'in der heißesten Zone des Kolbens liegenden obersten
Kolbenringnut außerordentlich stark ist. Besonders :die sich hinter dem Schlagring
in der Kolbenringnut bildende Ölkohle bremst den Schlagring mehr und mehr ab, bis
er schließlich fest wird und nun auch den Kolbenring nicht mehr vor dem Festwerden
schützen kann.
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Gemäß der Erfindung ist der Schlagring des obersten Kolbenringes in
einer zum Arbeitsraumoffenen Nut angeordnet. Er reicht bis oder annähernd bis zum
Kolbenboden herauf und legt sich in der vom Kolbenring abgehobenen Stellung mit
einem Bund abdichtend gegen eine Stufe in der Kolbenringnut.
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Dadurch, d:aß der Ringspalt zwischen Schlagring und Kolben nicht an
der Zylinderwand, sondern mit Abstand von der
Zylinderwand unmittelbar
in den Arbeitsraum der Brennkraftmaschine mündet, wird das Eintreten von Öl in den
Ringspalt und damit ,auch das Auftreten von den Schlagring bremsender Ölkohle in
ihm verhindert. Dia eine sich. an dem der Zylinderwand zugekehrten Umfang des Schlagringes
etwa ansetzende ölköhleschicht infolge der Kolbenbewegurig ständig auf ein, solches
Maß ;abgeschliffen wird, daß der Schlagring im Zylinder nicht klemmt, so erfährt
der Schlagring keine nennenswerte Bremsung und kann seine Schlagenergie unvermindert
zur Zerkleinerung der zwischen ihm und dem Kolbenring sich bildenden Ölkohle abgeben.
Die unverminderte Schlagenergie des Schlagringes erlaubt es, den Schlagring in:
weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes mit einem hinter den Kolbenring
greifenden Fortsatz zu versehen, der den Nutengrund von Ölkohleansätzen frei hält.
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Der Schlagring kann geschlitzt oder ungeschlitzt sein. Im letzteren
Falle ist dann mit Rücksicht auf den am Schlagring vorgesehenen Bund am Kolben ein
besonderer Gewindering erforderlich, der den Schlagring am Kolben hält. Bei ,geschlitzten
Schlagringen müssen die Enden spielfrei aneinanderstoßen. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß bei Schlagringen mit Spiel im Stoß von hier ausgehend starke Kohleansätze an
den Flanken des Schlagringes und des zugehörigen Kolbenringes auftreten, die sich
zu beiden Seiten des Stoßes .über den größten Teil der Ringe erstrecken. Das ist
darauf zurückzuführen, daß durch den Stoßspalt heiße Gase und Ruß. zwischen .die
Flanken der Ringe gelangen, welche dort übermäßige ölkohlemen,gen bilden, die nicht
schnell genug zerschlagen werden können. Dieser Mangel wird noch dadurch vergrößert,
daß die Stoßenden: des Schlagringes beim Auftreffen auf die ölkohleteilchen federnd
ausweichen, so daß die Schlagwirkung in der Nähe des Schlagringstoßes- abgeschwächt
wird. Dias Ausweichen der - Schlagringenden wird erfindungsgemäß dadurch verhindert,
daß sie spielfrei anein.-anderstoßen und mittels einer radial ,gerichteten Verzahnung
ineinandergreifen.
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Da der bis zum Kolbenboden durchgeführte Schlagring eine große Masse
,aufweist und fast gar nicht gebremst ist, so erfahren seine und die Flanken des
Kolbens und der Kolbextringnut sehr hohe Flächenpressungen. Um einem- zu schnellen,
Verschleiß vorzubeugen, können die beanspruchten Flanken zwecks Erzielung einer
verschleißfesten Oberfläche mit einem Chromüberzug versehen oder gehärtet werden.
Besonders vorteilhaft ist :eine Ausführungsform, bei der auf den Kolben ein gehärteter
.oder aus verschleißfestem Werkstoff hergestellter Ring aufgeschraubt ist, welcher
die am höchsten beanspruchten Flanken der obersten Kolbenringnut bildet.
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Der dem Brennraum ,am nächsten liegende Kolbenring erhält vorzugsweise
ein gasdichtes Schloß, damit vermieden wird, daß der unter dem Schloß liegende Teil
des nächstfolgenden Schlagringes übermäßig viel Ruß und heiße Gase erhält. Die Schlagringe
werden nicht gegen Drehen gesichert, da auch eine Drehbewegung dazu beiträgt, das
Festsetzen von Ölkohle und Ruß zu verhindern. ' Auf der Zeichnung sind im Schnitt
zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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In Abb. r ist a der Kolben, b der Zylinder, c der Arbeitsraum,
,d der Kolbenring und e der Schlagring, welcher bis zum Kolbenboden heraufreicht
und eine Flanke der den Kolbenringd aufnehmenden Kolbenringnut /bildet. Der Schlagring
weist an seinem dem Kolbenring d -zugekehrten Ende einen Bundg auf, mit dem er hinter
eine Stufe h in der Kolbenringnut ;greift. Er hat gegenüber dem Kolben und der Zylinderwand
ein allseitiges Spiel x, y, z von einigen Zehntelmillimetern, so daß er allseitig
vom Druck im Arbeitsraum c entlastet ist und bei in Betrieb befindlicher Maschine
unter dem Einfluß seiner Massenträgheit frei hin. und her schlagen kann. Der zwischen
dem Schlagringe und dem Kolben a vorhandene Ringspalt y mündet mit Abstand von der
Zylinderwand in den Arbeitsraum c, so daß von oben her kein Öl hinter den Schlagring
treten kann. Der Eintritt von Öl in den Ringspalt y von unten her wird durch die
von oben üi den Ringspalt hineinblasenden Gase und durch den Abschluß verhindert,
den der Schlagring in 1 seiner oberen Lage mit der Stufe h und in seiner unteren
Lage mit der ihm zugekehrten Flanke des Kolbenringes bildet. Der Ringspalt y bleibt
somit frei von bremsenden Ölkohleansätzen. Da der Schlagring bis zum Kolbenboden
durchgeführt ist und weder nach innen noch nach außen zu spannen braucht. kann seine
Masse und damit seine Schlagenergie beliebig groß bemessen werden, und da er keine
nennenswerte Bremsung erfährt, so ist er selbst bei höchsten Belastungen; der Brennkraftmaschin:e
imstande, das Festwerden des obersten Kolbenringes zu verhindern. Bleibt aber der
oberste Kolbenring lose, so bleiben auch die nachfolgenden lose, da dann der oberste
Kolbenring den Zutritt von heißen Gasen und gegebenenfalls Ruß zu den nachfolgenden
Ringen verhindert. Wenn es die Umstände erfordern, kann an dem Schlagrinige ein
aus Abb. 2 ersichtlicher Fortsatz h .angebracht werden, der hinter den Kolbenring
d ,greift und den Grund der
Kolbenringnut wirksam vor ölkohleansätzen
schützt. Der Fortsatz kann. schmal sein, da er infolge der großen umgebremsten Masse
des Schlagringes selbst keinen Beitrag zu den Massenkräften zu geben braucht. Der
schmale Fortsatz erfordert keine nennenswerte Vertiefung der Kolbenringnut und dementsprechend
auch keine das Kolbengewicht vergrößernde übermäßige Verstärkung :des Kolbenschaftes.
Die Schlagringee' der ,anderen Kolbenringend' können ebenfalls hinter die Kolbenringe
greifende Fortsätze' k' aufweisen. Die hochbeanspruchten Flanken der obersten KolbenriAgnut
werden bei dieser Ausführungsform durch den auf den Kolbena ,aufgeschraubten Ringm
gebildet, der aus besonders verschleißfestem Werkstoff besteht.
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In Abb. 3 ist der in Abb. i gezeigte oberste Schlagring in perspektivischer
Ansicht zur Veranschaulichung seiner Verzahnung dargestellt.