DE851577C

DE851577C - Kolben, insbesondere fuer Kraftmaschinen

Info

Publication number: DE851577C
Application number: DEP37046A
Authority: DE
Inventors: Walter Rank
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-03-18
Filing date: 1949-03-18
Publication date: 1953-06-25

Description

Kolben, insbesondere für Kraftmaschinen Es ist bekannt, bei Kolben, insbesondere für Kraftmaschinen, an einem runden Innenkörper an diesem in der Längsrichtung unverschiebbare Liderungsplatten, die durch federnde, in nahe am Kolbenboden angeordneten Nuten liegende :Mittel nach außen gedrückt werden, vorzusehen. Als Mittel zum federnden Nachaußendrücken sind dabei entweder komplizierte Federkombinationen, bei welchen eine Anzahl Blattfedern einen innerhalb der Liderungsplatten liegenden einseitig weit offenen Ring durch Anlage im Nutengrund aufspreizen, oder Federringe aus Draht von kreisrundem Querschnitt vorgesehen. Die Liderungsplatten liegen bei dieser bekannten Ausführung einfach nebeneinander, ohne gegenseitig abgedichtet zu sein.
Die Erfindung besteht demgegenüber zunächst darin, daß zum federnden Nachaußendrücken der Liderungsplatten, die, wie an sich bekannt, im' Sinne einer Labyrinthdichtung randseitig mit r\nsätzen und Nuten ineinandergreifen, Kolbenringe dienen. Das labyrinthartige Ineinandergreifen der Liderungsplatten an sich ist bekannt aus einer Konstruktion, bei welcher Liderungsplatten durch im Kolbenbolzen gelagerte Schraubenfedern nach außen gedrückt -,werden.
Kolbenringe als Mittel zum Auseinanderdrücken von Liderungsplatten sind wesentlich billiger sowie einfacher anbringbar als die obengenannten komplizierten Federkombinationen und wegen der dabei beibehaltbaren einfacheren Kolbenbolzenform auch wesentlich billiger als die Verwendung der obengenannten Schraubenfedern. Gegenüber allein vorstehend als bekannt Genannten ergibt sich außerdem eine wesentliche Verbesserung der Dichtvvirkung des Kolbens. Es ist trotz der eventuellen Einlassung der I_iderttngsplatten in den Kolhenkörper, wobei ja der Montage und des leichten radialen Arbeitens halber stets etwas Luft gelassen werden muß, unvermeidlich, daß, wenn auch in geringem Ausmaß, Gas und öl zwischen Liderungsplatten und Kolbenkörper gelangt. Beim erfindungsgemäßen Kolben werden auch noch diese geringen Mengen durch die als Spreizmittel verwendeten Kolbenringe abgefangen, bei den vorbekannten Bauarten ist eine derartige mit einfachsten, zwei Zwecken (Nachaußendrücken und Dichten) dienenden Mitteln erzielte zusätzliche Abdichtung nicht vorhanden. Obwohl man ferner natürlich auch beim erfindungsgemäßen Kolben im Rahmen der Erfindung noch außenliegende Kolbenringe anwenden kann, sind solche dabei doch nicht erforderlich, und kann so die ausschabende Wirkung von Kolbenringen auf die Zylinderlaufflächen vermieden werden.
Es ist ferner bekannt, zwischen einem runden Kolbenkörper und einer ganz dünnen, die Kolbenlauffläche bildenden Büchse Kolbenringe anzuordnen. Diese Büchse ist dabei aber nicht unterteilt in Liderungsplatten und nicht einmal von Stirnseite bis Stirnseite geschlitzt, so daß sie durch die Kolbenringe nicht nach außen gedrückt werden kann; die Kolbenringe bewirken hier nur die Dichtung zwischen Kolbeninnenkörper und Büchse, während das Dichten der letzteren gegen die Zylinderwand durch genaues Einpassen und Wärmefluß von Büchse zu Zylinderwand erfolgen soll. Auch demgegenüber ist der erfindungsgemäße Kolben durch Anwendbarkeit größerer Toleranzen und Fortfall des teuren Einpassens sowie sicheres Dichthalten wesentlich vorteilhafter.
Bekannt ist es endlich, an einem runden Kolbenkörper eine Liderung auf verhältnismäßig geringe Höhe vorzusehen in Form eines Ringes, welcher in sich elastisch ist und dadurch auf die Innenwand des Zylinders drückt, so daß er geschlitzt sein muß, und innerhalb dieses Ringes liegen zwei Kolbenringe. Diese können aber den Liderungsring nicht irgendwie merkbar federnd nach außen drücken. Es ist für sie in der betreffenden Druckschrift auch nicht einmal gesagt, daß sie nach außen federnd sein sollen; selbst wenn sie das aber sein sollten, so müßten sie, um den Liderungsring merkbar nach außen zu drücken, zunächst die Biegungsfestigkeit des Liderungsringes überwinden, und dieser wirkt auf sie wie eine Bremstrommel praktisch über 36o° umschließende Bandbremse, welche die Kolbenringe durch Reibung gegen Gleiten in ihr, wie es ja bei einem Aufspreizen des Liderungsringes erfolgen müßte, mit großer Kraft festhält. Beim Kolben nach der vorliegenden Erfindung dagegen mit seinen Liderungsplatten wird die nach außen drückende Kraft der Kolbenringe voll wirksam. Er hat ferner die Vorteile der Verwendbarkeit unelastischen Werkstoffs für die Liderungsplätten, der Ausführbarkeit mit größeren Toleranzen und des besseren Dichthaltevermögens.
Am Innenkörper können die Liderungsplatten in beliebiger Weise längs unverschieblich gelagert sein; sie können z. B. in an sich bekannter Weise zwischen Ansätzen des Innenkörpers gelagert sein oder mit Rippen in Nuten des Innenkörpers eingreifen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können aber die Kolbenringe in Nuten der Liderungsplatten selbst eingreifen. Spreizringe von rundem Querschnitt in Nuten von Liderungskörpern zu lagern ist bekannt, doch greifen diese Spreizringe selber dort weder in den Kolbenkörper ein, noch handelt es sich dort um Kolbenringe, welch letztere stets im Kolbenkörper gelagert sind.
Durch das Eingreifen der Kolbenringe außer in den Kolbenkörper auch in die Liderungsplatten werden andere Mittel zur Sicherung der Liderungsplatten im Kolbenlängssinn entweder entbehrlich, oder sie unterstützen noch die Wirkung anderer Längshaltemittel. Auch können, wenn andere Längshaltemittel am einen Ende des Kolbenkörpers fehlen, infolge der geringeren Tiefe der Kolbenringnuten die Kolbenringe leichter aufgebracht werden, als wenn die Kolbenringe nicht in die Liderungskörper mit einem Teil ihrer Breite eingreifen, und auch die Dichtwirkung der Kolbenringe gegenüber den Liderungsplatten wird noch erhöht.
Gegenüber dem bekannten Eingceifenlassen von Rippen der Liderungsplatten in den Innenkörper ergibt Lagerung der Liderungsplatten zwischen Ansätzen des Innenkörpers oder bzw. und Eingreifenlassen der Kolbenringe in Nuten der Liderungsplatten als Sicherung gegen Längsverschiebung weiterhin den Vorteil, daß außerhalb der für die Aufnahme der Kolbenringe bestimmten Zone des Innenkörpers dessen Wandung dünn und damit der ganze Kolben leicht und werkstoffsparend und in annähernd normaler Gestalt (bis auf Ansätze an den Liderungskörperenden) oder völlig normaler Gestalt (bei Sicherung der Liderungsplatten gegen Längsverschiebung lediglich durch Eingreifen der Kolbenringe in die Liderungsplatten) ausgeführt werden kann und da'ß in noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung normale, bisher nur mit Kolbenringen versehene, also alte Kolben in erfindungsgemäße, mit Liderungsplatten versehene Kolben umgebaut werden können, zur Herstellung des Innenkörpers also ein alter Kolbenkörper verwendet werden kann, besonders noch, wenn erfindungsgemäße Kolben für nach Unrundwerden ausgeschliffene Zylinder bestimmt sind.

Der Erfindungsgedanke ist bereits erfüllt, wenn überhaupt unter der Einwirkung der Kolbenringe stehende Liderungsplatten, also z. B. auch solche, welche lediglich eine Dichtung ergeben, vorgesehen sind. Solche Abdichtungsplatten können sich also z. B. lediglich über etwa ein Drittel der Kolbenlänge erstrecken. Besonders vorteilhaft können sie sich aber auch im wesentlichen über die ganze Kolbenlänge erstrecken, in welchem Fall sie dann in der Nähe des Kolbenbodens kräftig und dichtend an die Zylinderwandung angedrückt werden, während sie im weiteren Abstand vom Kolbenboden unter schwächerem Andruck an die Zylinderwand als Führung dienen.

Lidecun gsk<irper können dem Kolbenumfang

nach in beliebiger Anzahl angeordnet sein, z. B. als

zwei halbzylindrische Platten. Besonders günstig

ist es aber, "wenn dem Kolbenumfang nach drei

Liderungsplatten vorgesehen sind; die Abnutzungs-

verhältnisse werden dann besonders günstige.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbei-

spiele von erfindungsgemäßen Kolben dargestellt,

und zwar zeigt

Fig. i ein erstes Aus#iihrungsbeispiel eines

solchen Kolbens in Ansicht im Aufriß,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. i,

Fig.3 in verschiedenen Stricharten zwei Aus-

führtingsbeispiele einer erfindungsgemäßen Lide-

rungsplatte, ausgezogen zu Fig. i und 5, mit

strichpunktierter Ergänzung zu Fig.6 und sinn-

geinäf; auch zu Fig. 7 passend,

Fig.4 einen Grundriß zu Fig. 3, von der Oberseite

der Fig. 3 gesehen, ausgezogen zu Fig. i und 5, in

strichpunktierter Ergänzung zu Fig.6 und 7 passend,

Fig.5 in Teildarstellung einen Schnitt nach

Linie C-D der Fig. 2,

Fig.6 in Teildarstellung einen Schnitt ent-

sprechend Linie C-D der Fig. 2, ein zweites Aus-

führungsbeispiel darstellend, und

Fig.7 in "Peildarstellung einen Schnitt ent-

sprechend Linie C-D der Fig.2. Innenkörper und

Kolbenringe nicht geschnitten, ein drittes Aus-

führungsbeispiel darstellend.

lrm die Tatsache zu versinnbildlichen, daß beim

Gebrauch die s'imtlichen Teile des Kolbens durch

einenZylinder zusammengehaltensind, istein solcher

(lediglich in Fig. 2) zum Teil mit angedeutet.

1? s bezeichnet i den Innenkörper von kreis-

förinigein Querschnitt, 2 die in beliebiger Anzahl

anwendbaren Liderungsplatten, 3 die in beliebiger

Anzahl vorsehbaren Kolbenringe. Die Liderungs-

platten greifen randseitig mit Ansätzen ,I und ent-

sprechenden Lücken 5 (die Bezugszeichen 4 und 5

nur ili den Fig. 3 und 4 vollständig eingeschrieben)

labyrintliartig dichtend ineinander. Die Kolben-

rillge 3 sind in der Nähe des Kolbenbodens 6 in

Nuten 7 des Innenkörpers i gelagert, und zwar mit

derartiger Vorspannung, daß sie die Liderungs-

platten 2 stets nach außen drücken, wie in Fig. 2

durch die Pfeile cz versinnbildlicht.

Die Liderungsplatten 2 wirken in der Gegend

der Kolbenringe 3 also als Dichtung.

13ei dein Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2, 3,

ausgezogen, und 5 dienen a15 Sicherung gegen

Liingsverschiebung der Liderungsplatten 2 die

bundartigen Ansätze 8 und 9 des Innenkörpers i.

13ei den Ausführungsbeispielen nach den Fig.6, 7,

und 3 mit strichpunktierter Ergänzung, sind die

Liderungshlatteli 2 gegen Längsverschiebung am

Lnnenk@>rper i dadurch gesichert, daß die Kolben-

ringe 3 in Nuten io der Liderungsplatten ein-

greifen. .11s Sicherung gegen Längsverschiebung

sind dann die Ansätze 8 und 9 des Innenkörpers

entbehrlich. Trotzdem ist es bei Kolben für Ex-

plosionsinotoren auch dann günstig, den kolben-

bodenseiti;gen Bund 8 beizubehalten, wie durch-

weg gezeicliiiet; der Ei-findtingsgedanke ist aber

auch beim Fehlen auch dieses Bundes 8 bereits erfüllt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 sind die Nuten io derart gelegt, daß sie mit ihren Enden zum Teil in Ansätzen 4 und zum Teil in Lücken 5 liegen. Sie können aber auch so gelegt werden, sei es durch veränderte Lage der Kolbenringe, sei es durch andere Dimensionierung der kolbenbodenseItigen Ansätze 4 und Lücken 5 als in Fig. 6, daß sie mit ihren Enden stets innerhalb eines Ansatzes 4 bzw. eines solchen und der gegenüberliegenden Lücke 5 auslaufen, wie das Fig. 7 zeigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.7 ist durch gestrichelte Änderung bei i i noch gezeigt, wie auch der Bund 8 fehlen kann. Natürlich ist eine solche Änderung auch bei Fig. 6 möglich.
Die Fig. 6 und 7 lassen erkennen, daß, wenn zur Festlegung der Liderungsplatten 2 im Längssinn keine in den lnnenkörper i eingreifenden Rippen verwendet sind, unten am Innenkörper i, d. h. unterhalb der für die Aufnahme der Kolbenringe 3 bestimmten Zone, eine ganz dünne Wand genügt, so daß selbst häufig dann noch genügend Werkstoff stehenbleibt, wenn ein normaler Kolben zwecks Bildung des erfindungsgemäßen Innenkörpers i so weit abgedreht wird, daß die Liderungsplatten 2 Platz haben, besonders noch beim Einbau in einen bereits ausgeschliffenen Zylinder. Wie bereits weiter oben gesagt, können aber die Liderungsplatten auch durch an ihnen angeordnete Rippen, welche unterhalb der Kolbenringe 3 in Ringnuten des Innenkörpers i eingreifen, in weniger vorteilhafter, aber auch in das Schutzrecht fallender Weise gegen Längsverschiebung gesichert sein. Aus den Fig. 6 und 7 ist auch ersichtlich, daß hei diesen Konstruktionen die Kolbenringe 3 zum Aufziehen nur einer geringeren Spreizung bedürfen, als wenn der Innenkörper i die beiden Ansätze 8 und 9 hätte.
Der Erfindungsgedanke ist, wie oben gesagt, auch dann bereits erfüllt, wenn die Liderungsplatten lediglich als Dichtungsplatten ausgeführt sind, in welchem Fall sie z. B. in Fig. i gesehen vom Ansatz 8 ausgehend an der Linie E-F enden könnten. Unterhalb E-F kann dann der Innenkörper i zwecks Führung auf Zylinderinnendurchmesser erweitert sein (nach vorstehendem selbstverständlich nicht eigens gezeichnet). Besonders günstig ist es aber, wenn, wie im übrigen allein gezeichnet, sich die Liderungsplatten im wesentlichen Tiber die ganze Kolbenlänge erstrecken. In der Nähe der Kolbenringe 3 werden sie dann durch diese erheblich an die Wandung des Zylinders 12 angepreßt, so daß sie dort als Dichtung wirken, während weiter vom Kolbenboden 6 der Anpreßdruck an die Wandung des Zylinders 12 geringer wird und die Liderungsplatten als Führung wirken. Besonders günstig ist es dabei auch, daß die genannte Abnahme der Anpressung stetig erfolgt, so daß auch innerhalb des Führungsbereichs keine Markierungen im Zylinder 12 entstehen.
Die Ausführungsbeispiele nach Fig. i und 2 sind mit der besonders günstigen Anzahl von drei Liderungsplatten 2 gezeichnet. Der Druck durch die Kolbenringe 3 nach außen wird dann gleichmäßiger über den Umfang und die Breite jeder Platte verteilt als beim Vorhandensein von nur zwei Liderungsplatten 2. Andererseits erhöht die Vermehrung von Liderungsplatten 2 über drei hinaus noch etwas die Gleichmäßigkeit des Andrucks an die Zylinderwand innerhalb jeder Platte, doch nicht mehr in dem Maß, daß dadurch die kompliziertere Bauart durch mehr Labyrinthdichtungen aufgewogen würde. Natürlich fallen aber auch Ausführungen mit weniger und mehr Liderungsplatten 2 als dreien (nach vorstehendem selbstverständlich nicht eigens gezeichnet) in den Schutzbereich des vorliegenden Schutzrechts.
13 bezeichnet noch die Zone des Innenkörpers i zur Aufnahme der Kolbenringe 3, 14 die Augen für den Kolbenbolzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolben, insbesondere für Kraftmaschinen, mit einem runden Innenkörper und an ihm in der Längsrichtung unverschiebbar gelagerten Liderungsplatten, die durch federnde, in nahe am Kolbenboden angeordneten Nuten liegende Mittel nach außen gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum federnden Nachaußendrücken der Liderungsplatten (2), die, wie an sich bekannt, im Sinne einer Labyrinthdichtung randseitig mit Ansätzen und Nuten ineinandergreifen, Kolbenringe (3) dienen.
2. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenringe (3) in Nuten (io) der Liderungsplatten (2) eingreifen.
3. Kolben nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Innenkörpers (i) ein alter Kolbenkörper verwendet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 573479, 724839; USA.-Patentschrift Nr. 2 201 085; französische Patentschrift Nr. 622 955.