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Doppelseitig wirkender Groß-Gasmaschinen-Kolben Bisher hat inan hei
liegendenGroß-Gasniaschinen finit doppelseitig wirkenden, einen Kiililrauni ecithaltenden
Kolben einteilige Kolben aus Gußeisen oder Stahlguß verwendet. Das Entfernen der
Kerninasse und das spätere Reinigen dieser Kolben ist wegen der lmschr:inkten Zugiinglichkeit
des Kühlraumes auch dann schwierig, wenn auf die -Anwendung versteifender Rippen
verzichtet wird. Wegen dieser Schwierigkeit wird die Reinigung derartiger Kolben
lange liiiiatisgezögert, und es kommt deshalb vor, dalß infolge des Hinundherschüttelns
der iin Wasser enthaltenen Fremdkörper, Sand u. dgl., sowie der von der Kolbenwand
aligesplittertcii Kesselsteinstiicke diese die Kolbenwand iin unteren Teil des bei
der Vielzahl von Huhwechseln durchscheuern. Der Verwendung von geteilten Kolben,
wie sie bei Dampf- tind Brennkraftinaschinen bekannt sind, stehen bei Groß-Gasmaschinen
we-en der iin T,etrieli abwechselnd auf die grol;@en Koll>enstirnw:inde wirkenden
Drücke erhebliche Bedenken gegenüber.
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-Nach der Erfindung wird es nun ermöglicht, die holte Wechselbiegebeanspruchung
der Kolbetistirnwände erheblich zti vermindern und auch bei Groß-Gasinaschinen einen
geteilten Kolben zu verwenden. Die Erfnclung besteht in einer solchen Ausbildung
der Trennfläche des geteilten Kolbens, daß beim Berühren der Stoßflächen am äußeren
Kollientitnfang an den Stoßflächen der Nabentremiting Spiel vorhanden ist, das erst
aufgehoben wird, wenn die Kolbenhälften durch besondere Mittel fest gegeneinander
oder mit der Kolbenmutter fest gegen den Konus der Kolbenstange gezogen werden.
Dadurch erhält der Kolben eine von der nach Bedarf zu bemessenden Formänderung beim
Zusammenspannen der Kolbennabe herrührende Vorspannung, die die Biegebeanspruchung
der Kolbenstirnwände durch die von Beiden Seiten wirkenden holten 13etriehsdrücke
erheblich
herabsetzt. Damit an der Stoßstelle am Kolbenumfang kein Kühlwasseraustritt gegen
die Zylinderlaufbahn möglich ist und das Spiel an den Stoßflächen der Nabentrennung
genau eingestellt werden kann, werden vorteilhaft die Metall auf Metall sitzenden
Stoßflächen am äußeren Kolbenumfang mit Stufen versehen, -%vobei in die ringförmigen
frei gelassenen Räume bei jeder einzelnen Stufe ein Dichtungsmittel eingelegt wird,
oder in einer eingedrehten Nut miteinander verschweißt. Bei einteiligen Kolben für
Groß-Gasmaschinen mit Kühlraum müssen in den hoch beanspruchten Kolbenstirnseiten
Öffnungen zum Lagern der Kerne und zum Entfernen der Kernmasse vort!esehen werden.
Die Gewindestopfen zum Verschließen dieser Öffnungen müssen von Zeit zu Zeit wieder
herausgebohrt werden, um den an den Kolbenwänden gebildeten Wasserstein und die
im Wasser sonst noch enthaltenen und abgelagerten Stoffe zu entfernen. Der einteilige
Kolben mit Kühlraum ist daher viel schwieriger herzustellen als zwei Kolbenhälften
mit lösbarer elastischer Abdichtung. :\uch beim Verschweißen der beiden Kolbenhälften
ist das Wegdrehen Gier Schweißraupe und ihre Wiederherstellung bei geringem Zeitaufwand
einfach. Dabei ist es ein großer Vorteil, daß die Schweißnaht nur auf Druck beansprucht
wird und von den heißen Gasen und hohen Drücken nicht berührt wird. Weiter erschwert
bei einem geteilten Kolben die günstige Anwendung verstärkender Rippen die Reinigung
in keiner Weise.
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.,1uf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen Fig. i die Abdichtung der Stoßflächen der Kolbenhälften am äußeren Umfang
durch elastische Dichtungsringe, Fig. 2 die Verschweißung derselben und Fig.3 einen
Längsschnitt durch den geteilten Kolben.
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Der mehrteilige Kolben i aus geignetem Werkstoff hat nach den Figuren
die Trennungs- bzw. Stoßflächen senkrecht zur Kolbenachse und möglichst weit weg
von den Stellen, die von den im Verbrennungsrauen bei jedem Arbeitshub entstehenden
heißen Gasen berührt werden. Bei Verwendung von schwer schweißbarem Werkstoff, z.
B. Gußeisen, wird in die am äußerenKolbenumfang liegenden Stoßflächen 2 ein geeignetes
Dichtungsmittel, z. 13. Gummiringe 3 (Feg. i), eingelegt. Bei schweißbarem Werkstoff,
Stahl, können die Stoßflächen 2 miteinander verschweißt werden (Feg. 2).
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Die Stoßflächen :4 der Nabentrennung (Fig.3) besitzen erfindungsgemäß
beim Berühren der Stoßflächen am äußeren Kolbenumfang Spiel 5, das erst aufgehoben
wird, wenn die beiden Kolbenhälften 6, 7 durch besondere Mittel oder mit der Kolbenmutter
8 fest gegen den Konus 9 der Kolbenstange to gezogen werden. Im Ausführungsbeispiel
sind die Stoßflächen :f mit einer Stufe i i ausgeführt. Damit das Spiel 5 genau
eingestellt werden kann, müssen die Stoßflächen 2 am äußeren Kolbenumfang gut -zusammenpassen.
Sie werden deshalb zweckmäßig ebenfalls mit Stufen versehen. Bei der Ausführung
nach Fig. 1 sind zwei Stufen 12 mit drei Dichtungsringen und bei der nach Fig. 2
eine Stufe 13 vorhanden. Die Stoßflä chen.I der Nabentrennung können mit Spiel ausgeführt
werden, weil an beiden Austrittsstellen der Kolbenstange io aus dem Kolben die üblichen
Abdichtungen verwendet werden, so daß an der Nabe auch dann kein Wasser austreten
kann, wenn die senkrechte Trennfuge der Nabe nicht wasserdicht abschließt.
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Zum Verschweißen der am äußeren Kolbenumfang liegenden Stoßflächen
2 werden diese mit von außen gut zugänglichen Nuten 1.4 versehen, in die die Schweißraupe
15 leicht eingelegt werden kann. Diese rundlaufenden Nuten können auch eine zum
maschinellen Schweißen geeignete Form erhalten. Die Schweißung kann, wie in Fig.
2 gezeigt, bis nahe an den äußeren Durchmesser des Umfanges geführt oder mehr vertieft
gelegt werden. Es kann auch eine breite Nut 16, in die ein mehrteiliger Ringsteg
17 eingesetzt und durch Schweißen befestigt wird, nach Fig. 3 angewendet werden.
Hierbei muß die Schweißraupe, nachdem sie genügend stark aufgetragen ist, überdreht
werden, um einen Sitz für den einzusetzenden Ringsteg zu erhalten, der dann ebenfalls
durch .,\ufschweißen mittels vorher einzudrehender Nuten 18 befestigt wird. Der
mehrteilige Ringsteg 17 erhält Zugabe und wird erst beim Fertigdrehen der Ringnuten
i9 für die Kolbenringe auf Maß bearbeitet.
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Um die Bohrung des Kolbens für die Kolbenstange besser bearbeiten
zu können, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die Vorspannung der beiden
Kolbenhälften auch, wie schon oben erwähnt, durch besondere :Mittel, und zwar durch
Spannbolzen 20 erreicht werden, mit denen diese vor dem Fertigschleifen der Druckflächen
an der Austrittsstelle der Kolbennabenbohrung fest gegeneinander gezogen werden.
Die Spannbolzen sind z. B. auf einer Seite mit einem Kopf 21 versehen und werden
mit der dem Kopf gegenüberliegenden Kolbenstirnseite verschraubt. Die Verschraubungsstelle
wird durch einen Gewindestopfen 22 abgedichtet. Sowohl letzterer als auch der Kopf
21 besitzen in dem gezeichneten Beispiel für den Angriff des Schraubenschlüssels
Ansätze 23, die nachher abgedreht werden. Die Spannbolzen 20 können auch warm eingesetzt
werden.
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Wenn nach längerem Betrieb die Ringstege 2 zur Führung der Kolbenringe
durch Ausschlagen zu schmal geworden sind oder wenn der Kolbenmantel 25 an einer
Stelle durchgescheuert ist, kann bei einem derartigen zweiteiligen Kolben der Kolbenmantel
leicht abgedreht und durch Anschweißen neuer Mantelstücke 26, 27 an die Stirnwände
der beiden Kolbenhälften ersetzt werden. Das Anschweißen erfolgt durch je eine innen-
und außenliegende Schweißnaht 28, 29, die beide für das Schweißwerkzeug leicht zugänglich
sind.