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Geschlitzter Kolbenring Die Erfindung betrifft einen geschlitzten
Kolbenring, dessen Wesen darin besteht, daß der aus selbstschmierendem Material
bestehende und in bekannter Weise winkeligen Querschnitt aufweisende Ring auf dem
Boden der Ringnut des Kolbens satt aufliegt und außen eine zur Mitnahme des Ringes
dienende Schulter des Kolbenkörpers unter Bildung eines dem Druckmittel zugänglichen
Spaltes übergreift.
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Es ist bekannt, Kolben von Kraft- und Arbeitsmaschinen zentrisch zu
führen, indem ungeschlitzte Führungsringe, z. B. Kammerringe, im Kolben angeordnet
werden, die zwischen ihrer inneren Zylinderfläche und dem Kolbenkörper kein Spiel
besitzen. Bei dieser Ausführung sind zur Dichtung besondere geschlitzte Dichtungsringe
erforderlich. Der Nachteil dieser Bauart besteht darin, daß die ungeschlitzten Führungsringe
nur verhältnismäßig schmal gehalten werden können, wenn die Dicke des Kolbens nicht
über Gebühr erhöht werden soll. Wenn sie nach Abnutzung der geschlitzten Dichtungsringe
um das Maß der Lauftoleranz in Berührung mit der Zylinderwand kommen, verschleißen
sie wegen ihrer geringen Dicke schnell und verlieren ihre Führungseigenschaft.
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Ferner ist die Anordnung von geschlitzten Kolbenringen bekannt, die
mit ihrer inneren Zylinderfläche satt auf der Kolbenfläche aufliegen. Derartige
Kolbenringe müssen aber an ihrer Stirnseite gegenüber der Zylinderwand einen Spielraum
aufweisen, damit der Kolbenring eine gewisse Spannung behält.
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In beiden Fällen werden die Kolbenringe aus Baustoffen, vorzugsweise
aus Gußeisen, mit üblichen und bekannten Laufeigenschaften unter Benutzung von Öl
als Gleitmittel angewendet.
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Bei der Anwendung von nur geschlitzten Ringen entsteht der Nachteil,
daß der Druck des Treibmittels durch die Ringschlitze hinter die Ringe tritt und
dann die Ringe ungleichmäßig sowie mit nicht beherrschbarem Druck an die Zylinderwand
anpreßt. Dies bedingt einen erhöhten und ungleichmäßigen Verschleiß.
Der
radialen Höhe von Kolbenringen ist bei ungeteilten Kolben dadurch eine Grenze gezogen,
daß sie überziehbar, d. h. bis zu einem gewissen Maße spreizbar sein müssen. Erfahrungsgemäß
wird das Verhältnis des inneren Durchmessers d zur Höhe des Ringes s mit etwa 28
bis 30 gewählt. Dieser Wert ändert sich bekanntlich je nach der Art des Baustoffes,
bedeutet aber für jeden Baustoff einen festliegenden Erfahrungswert. Aus diesem
Grund ist die Höhe der seitlichen Schulter am Kolben begrenzt, denn besonders in
axialer Richtung spielt die Reibung des Kolbens an der Zylinderwand eine Rolle.
Die Gleitwerte zwischen Ring- und Zylinderwand stellen einen von den beiden Baustoffen
und der Güte der Bearbeitung des Kolbenringes und der Zylinderwand abhängigen Erfahrungswert
dar. Eine ausreichende Schmierung ist in diesen Fällen praktisch nur durch Einpressen
von Öl, Dampf oder ähnlichen Maßnahmen möglich. Bei einem solchen Öleinpressen ist
eine Überschmierung mit ihren bekannten Schwierigkeiten nicht zu vermeiden, ebensowenig
die Verkrustung von Ventilen usw.
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Der erfindungsgemäße selbstschmierende geschlitzte Winkelring, der
mit seiner äußeren Zylinderfläche, gegen das Treibmittel abdichtend, auf der Zylinderinnenwand
gleitet, behebt die geschilderten Nachteile. Der kleinste Durchmesser des Ringes
liegt auf der äußeren Zylinderfläche des Kolbens satt auf. Der äußere Durchmesser
des Ringes ist so bemessen, daß auf beiden Stirnseiten des Kolbenkörpers eine Schulter
zur Mitnahme des Kolbenringes verbleibt. Die zum Schutz gegen das Abstreifen vom
Kolben erforderlichen Schultern des Kolbenkörpers sind nur so hoch, daß beim Überziehen
des Ringes das bewährte Verhältnis für den gewählten Baustoff gewahrt bleibt.
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Diese neue Bauart eines geschlitzten Kolbenringes wird möglich durch
Anwendung von Ringbaustoffen von ungewöhnlich geringem Reibungswert. Daher lassen
einerseits die geringeren Axialkräfte eine geringere Schulterhöhe zu, andererseits
ermöglicht der Erfahrungswert d noch das Überstreifen des Ringes. Für die Erfindung
eignen sich im besonderen Formlinge, die aus Metallpulvern und Feinstgraphit vorgepreßt
und unter hohem Druck einer nahe der Sinterung liegenden Temperatur ausgesetzt werden.
Der Graphitanteil in diesen Preßlingen ist zur Erzielung einer guten Gleitwirkung
hoch.
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Die übliche Ölschmierung, die wegen der Schwierigkeit der allseitigen
Schmierung der erfindungsgemäßen Ringe nicht ausreichen würde, wird in vollkommenerer
Weise durch die selbstschmierenden Formstücke ersetzt.
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Die neue Bauart des geschlitzten Kolbenringes hat den Vorteil, daß
infolge der Winkelform des Ringes eine große, selbstschmierende Abdichtungsfläche
an der Zylinderwand gewonnen wird. Diese Dichtfläche ist durch den Innendruck nur
teilweise belastet, hierdurch wird der Andruck regelbar und die Lebensdauer des
Ringes erhöht. Wegen der selbstschmierenden Eigenschaften des Ringbaustoffes wird
ferner eine Ringbreite zulässig, die bei Anwendung nichtschmierender Baustoffe nachteilig
wäre. Ferner macht der neue geschlitzte Kolbenring die Anwendung einteiliger und
einfacher Kolbenbauarten sowie den Einbau der Ringe in vorhandene Kolben möglich.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungform
dargestellt. Es zeigt Fig. i einen schematischen mittleren Längsschnitt durch einen
Luftkolben, der mit zwei erfindungsgemäßen geschlitzten Kolbenringen versehen ist
und in einem Zylinder gleitet und Fig. 2 eine Draufsicht gemäß Fig. i.
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Der Kolben i mit der Kolbenstange 2 gleitet im Zylinder 3. Auf seiner
äußeren Zylinderfläche 4 sind die geschlitzten und abgetreppten Kolbenringe 5 zur
Abdichtung gegen das Treibmittel auf der Zylinderinnenwand 6 geführt. Der kleinste
Durchmesser des Ringes liegt satt auf der äußeren Zylinderfläche 4 des Kolbens auf.
Der äußere Durchmesser des Ringes ist so bemessen, daß auf den Stirnseiten 7 des
Kolbenkörpers eine Schulter 8 zur Mitnahme des Kolbenringes verbleibt. Zwischen
dem mittleren abgetreppten Durchmesser 9 des Ringes und dem Durchmesser der Schulter
8 ist ein Spalt vorgesehen. Der Schlitz des Kolbenringes 5 kann in verschiedener
Form ausgeführt werden. Eine beispielsweise Schlitzung io ist in Fig. 2 dargestellt.
Die Schlitzung kann stumpf oder schräg vorgenommen werden.
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Wenn mehrere erfindungsgemäße Kolbenringe in einem Kolben angeordnet
sind, werden die Ringe zweckmäßigerweise mittels einer der bekannten Anordnungen
mit gegeneinander versetzten Schlitzen gegen Verdrehung gesichert.