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S@pannringdichtung mit Eigenfederung, insbesondere für Kolben mit
langem Schaft und solche für heimische Betriebsstoffe Die Erfindung betrifft eine
Spannringdichtung mit Eigenfederung, insbesondere für Kolben mit langem Schaft und
solche für heimische Betriebsstoffe.
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Es ist bekannt, daß unter anderem bei Verwendung von heimischen Betriebsstoffen
z. B. bei Dieselmaschinen die Kolbenringe (Spannringdichtungen) schon nach kurzer
Betriebsdauer zum Verkleben neigen bzw. sich diese dadurch festklemmen. Dies liegt
daran, daß z. B. bei Verwendung von Steinkohlenteeröl, Holzkohlengas (Rohholz),
regeneriertem Rohöl u. dgl. ein erheblicher, unverbrannter Rückstand verbleibt,
welcher vom Verbrennungsraum über den Kolbenboden an die Kolbenringpartie gelangt.
Da nun die bekannten Kolbenringarten mit einem verhältnismäßig geringen Nutenspiel,
dem sogenannten Paßspiel eingebaut werden, sind in kurzer Zeit durch das anhaltende
Abfließen der Rückstände diese Ringarten festgeklemmt, so daß eine frühzeitige Auswechslung
erfolgen mußte, so z. B. besonders bei luftgekühlten Zweitaktmotoren unter anderem
auch im Flugmotorenbau.
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Weiterhin ist bekannt, daß die bekannten Kolbenringarten durch die
dauernden Kompressionsschläge insbesondere in den äußeren Kolbennutenkanten sich
anstauchen (besonders bei Gußkolben) als auch einstauchen (besonders bei Leichtmetallkolben
in Stahlbüchsen laufend).
Hinzu kommt, daß der bisher bekannte Ölhalte-bzw.
Ölring, von der Oberkante (Boden) des Kolbens aus gesehen, unterhalb des langen
Kolbenschaftes die beabsichtigte Schmierung nur mangelhaft vornehmen konnte, weil
die nur leicht mit Öl angeschwängerten, aber nach unten abströmenden Betriebsstoffrückstände
eine Schmierung oberhalb gar nicht zuließen.
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Fernerhin ist bekannt, daß die üblichen Kolbenringarten im entspannten
Zustand eine Ei- bzw. exzentrische Form haben. Erst im eingepreßten Zustand (also
eingebaut und im Zylinder laufend) sind diese rund. Hierdurch lösen diese Arten
nicht nur nach beiden Umfangsseiten vom Ringschloß aus einen unnötig höheren Reibungsdruck
bzw. -widerstand aus, sondern da diese Ringarten durch die Eigenspannung das Bestreben
haben, in ihren Urzustand (eiförmig oder exzentrisch) unbedingt zurückzustreben,
wird an den beiden höheren Reibungsdruckstellen am Umfang das Festfressen (Festklemmen),
besonders bei Leichtmetallkolben, noch begünstigt und die Formveränderung des Kolbens
bzw. ein Abreißen der oberen Kolbenringpartie erst ausgelöst.
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Das Neue der Erfindung gegenüber den bekannten Arten von Spannringdichtungen
besteht nun darin, daß der in den Ring übergehende Verbindungssteg (dieZusammenhangstelle)
gleichzeitig als Verbindungsstück zur nächsten Spannringdichtung und als Steiger,
als Einguß od. dgl. bei der Herstellung dient und daher die Spannringdichtungen
in entgegengesetzter Form, oder auch in treppenartiger Stellung, hergestellt werden,
so z. B. gegossen, gepreßt, gespritzt, geschleudert u. dgl: werden können. Die Herstellungskosten
werden hierdurch nicht nur erheblich verbilligt, es wird vor allen Dingen eine Spännringdichtung,
die nicht erst ein Stück ausgeschnitten erhält, kreisrund auch im entspannten Zustand
geschaffen. Die innere Mantelfläche, desgleichen auch die Flankenfläche haben winklige
oder bogenförmige Aussparungen, die z. B. in einem Falle zur Aufnahme eines besonderen
Spezialringes (Einlage aus besonderem Werkstoff) dienen und im anderen Falle zwei
neue Spannringdichtungen in einer Kolbennut nebeneinander eingebaut für den gleichen
Zweck angeordnet haben. Die Aufnahme bzw. Verwendung eines besonderen, der Form
der Aussparungen angepäßten, auch eingepreßten, eingewalzten Spezialringes, kann
auch dadurch ersetzt werden, daß der Kolben in der sonst üblichen Ringnut noch einen
in beliebiger Form gestalteten Abdichtungssteg oder auch Führungssteg erhält. Durch
diese Führungs oder auch Abdichtungssteganordnung mit der neuen Spannringdichtung
wird erreicht, daß das sonst übliche, recht enge Paßspiel der Flankenflächen weiter
gehalten oder den Umständen des Betriebsstoffes ausgleichender angepäßt werden kann
und die Spannringdichtung einen zweiten Ringträger zur Entlastung in der gleichen
Kolbennut enthält.
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Insbesondere bei luftgekühlten und auch Zweitaktmotoren, wo am häufigsten
der obere Ring sehr schnell klemmt, wird die aus zwei Ringen ungleichmäßig breit
gebildete Spannringdichtung; wo also in einer Spannringdichtung zwei verschiedene
Ringe wirken, nämlich ein sogenannter schmalerer Schleppring und gleichzeitig ein
zweiter breiterer Ring mit einer Spezialeinlage, dem eigentlichen Kompressionsring;
verwandt, und zwar so, daß der Schleppring, der vorzugsweise an einer Laufflächenkante
winklig oder bogenförmig abgesetzt ist, nach unten, während der Dichtungsring mit
der Spezialeinlage der heißesten Kolbenbodenfläche am nächsten zum Einbau kommt.
Die aus einem Spezialwerkstoff bestehende Einlage wirkt nicht nur als zusätzliche
Dichtung, sondern auch schmierend, aber nicht wärmeleitend, so daß das Verkleben,
Klemmen, und auch Durchströmen der unverbrannten Rückstände ausgeschaltet wird.
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Die bekannte erforderliche Arretierung der Spannringdichtungen, weil
sehr häufig noch zu breite Seitenkanäle im Zylinderlauf konstruktiv geschaffen sind,
erfolgt am zweckmäßigsten im Verbindungssteg selbst. Die Aussparungen im Verbindungssteg
können in beliebiger Form oder auch einem anderen Winkel gewählt werden. Es wird
durch diese Anordnung das sonst übliche Abscheren der Arretierungsstifte vermieden,
da die freien Ringenden nicht mehr auf den Stift wirken können.
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Damit das störende An- und Einstauchen der Spannringdichtungen vermieden
wird, sind die Flankenflächen der Spannringdichtung in winkliger oder bogenförmiger
Form dicht vor der Laufflächenkante mit Aussparungen, auch Unterstechungen versehen.
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Nachdem der Anguß, Steiger od. dgl., der zwei oder mehrere Spannringdichtungen
miteinander verbindet, entfernt ist, also die Zusammenhangstelle einer Spannringdichtung
so entstanden ist, beginnt die weitere Fertigstellung. Denn durch die neue Herstellungsart
in entgegengesetzter Rohstellung kommen die Nachbarflächen (also die im Fertigfabrikat)
nach außen zu liegen und können dadurch einer schnelleren Vorbearbeitung unterzogen
werden. Sie erhalten, gegebenenfalls auch nach dem Überschleifen auf einer Art Kurvenschleifeinrichtung;
z. B. einen nicht wärmeleitenden, fettigen Werkstoff beispielsweise aufgeschleudert,
aufgespritzt od. dgl. Je nach Verwendungszweck können weiter die Nachbarflächen
z. B. auch verchromt, vernickelt od. dgl. werden, wodurch durch diese Flächenbearbeitung
ein Festhalten oder Festbrennen der Rückstände verhindert ist, was sich besonders
auswirkt, wenn ein Gemisch mit Öl od: dgl. zusammen als Betriebsstoff verwandt wird
und eine besondere Ölung separat nicht vorhanden ist.
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Nach dieser Bearbeitung der noch nach außen liegenden Nachbarflächen
wird nunmehr die Spannringdichtung umgewendet (umgekrempelt), indem zuerst das freie
Ende des rechten Ringes nach innen in den linken Ring geschoben und dann vollständig
durch den linken Ring gedrückt wird, so daß die ursprüngliche Lage der beiden Ringe
jetzt miteinander vertauscht ist. Es kommen somit die eigentlichen
Nachbarflächen
erst jetzt nebeneinanderzuliegen, und die Fertigbearbeitung der Spannringdichtung
erfolgt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in verschiedenen Arten
beispielsweise dargestellt, und es zeigen die Fig. 1, 2 und 3 eine aufgestellte
Spannringdichtung am unteren Ende im Schnitt mit verschiedenartig ausgesparter innerer
Mantelfläche, Fig. q. zwei gleiche Spannringdichtungen nebeneinanderstehend, am
unteren Ende ebenfalls im Schnitt die ausgesparten Flankenflächen darstellend, Fig.
5 eine gleiche Spannringdichtung mit Aussparungen an der Zusammenhangstelle und
solchen am äußersten Ende der Flankenflächen, am unteren Ende im Schnitt, Fig. 5
a die gleiche Spannringdichtung vergrößert im Schnitt in der Nut eines im Zylinder
liegenden Kolbens im Schnitt, Fig. 6 eine ungleich breite Spannringdichtung am unteren
Ende im Schnitt mit Aussparungen an der Zusammenhangstelle und an der Zylinderlaufflächenseite
und -kante.
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Fig. 7 eine Spannringdichtung mit Einguß öder Verbindungsstück zu
den weiteren Spannringdichtungen in entgegengesetzter bzw. treppenförmiger Darstellung,
Fig. 8 die gleiche Spannringdichtung nach Entfernung des Verbindungsstückes und
die freien Enden zum Teil nach innen durch- bzw. umgesteckt darstellend, Fig.9 die
gleiche Spannringdichtung von oben gesehen, fertig bearbeitet in entspannter Stellung,
kreisrund und nicht eingebaut.
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Die in den Fig. i bis 9 veranschaulichten Spannringdichtungen i sind
auf den inneren Mantelflächen bei 2, 3, q. winklig oder bogenförmig ausgespart,
desgleichen auch bei 5 auf den Flankenflächen. Im ersteren Falle dienen diese Aussparungen
zur Aufnahme einer geeigneten Werkstoffeinlage, die den während des Betriebes herunterströmenden
Rückständen den Weg nach innen versperrt und dadurch das Verkleben verhindert. Im
zweiten Falle werden zwei Spannringdichtungen in einer Kolbennut angeordnet, und
da die Flankenflächen der beiden Spannringdichtungen ebenfalls zu dreiviertel ihrer
Stärke ausgespart sind, ist auch hier eine nur kurze Nebenfläche geschaffen, die
ein Ansammeln von Rückständen verhindern kann und außerdem der in der Mitte der
Kolbennut und zur Unterstützung der Absperrung dienende, aber dahinterliegende Führungs-
oder Abdichtungsstege entsprechend spitzwinklig, die Wirkung noch zusätzlich erhöht.
Dadurch, daß bei 6 der Arretierungsstift angeordnet ist und in Verbindung mit der
doppelten Spannringaufnahme in einer Nut, wird ein weiteres (größeres) Paßspiel
der Flankenflächen erreicht und ein frühzeitiges Klemmen verhindert. Dies um so
mehr, wenn die Ausbildungsart wie unter Fig. 6, die einen schmalen Schleppring 9
und einen breiteren Kompressionsring io mit einem geeigneten Werkstoff bei ioa aufweist,
zur Anwendung kommt und letzterer der heißesten Kolbenbodenfläche zugewandt ist,
wobei eine als Ölnut dienende Aussparung 8 auf der Mantelfläche an der Verbindungsstelle
angeordnet ist.
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Da der Kompressionsring io mit den gleichen Aussparungen 7, mit denen
der Schleppring gegebenenfalls versehen sein kann, außerdem auch versehen werden
kann, wird nicht nur das An- und Einstauchen verhindert, sondern die abfließenden
Rück= stände kommen an der scharfen Kante auf einen Brechpunkt, und die dann eventuell
dort noch verbleibenden Reste werden von dem nicht wärmeleitenden Werkstoff ab-
bzw. zurückgestoßen. Da weiterhin die außenliegenden Nachbarflächen i i besonders
behandelt sind, jedoch im Fertigring innen zusammenliegen, können auch hier die
Rückstände auf diesen fettigen Flächen keinen Halt finden. Gegebenenfalls können
zur Vervollständigung des Abstoßens auch die Flankenflächen 12 mit dem gleichen
Werkstoff überzogen werden. Das Verbindungsstück 14 dient, wenn z. B. in stehender
Anordnung mehrere Spannringdichtungen übereinandergegossen werden, gleichzeitig
als Einguß od. dgl. und gestattet, daß der bzw. die von dieser Stelle aus abgehenden
Ringe an ihren freien Enden ein der Größe des Ringes entsprechendes Stück kürzer
gehalten werden und das Herausschneiden dieses bekannten sogenannten Spannungsstückes
15 in Fortfall kommt. Da durch entsprechend weite, parallel zur Spannringdichtung
i umlaufende Abstände 13 die einzelnen Spannringdichtungen bis auf das Verbindungsstück
14. nur zusammenhängen, kann an diesen Stellen die Trennung der Spannringdichtungen
voneinander mit bekannten Hilfsmitteln ziemlich schnell durchgeführt werden. Das
Verbindungsstück wird, je nach der Größe der herzustellenden Spannringdichtungen,
in Form oder Querschnitt der Spannringabmessung gleichgehalten, wodurch ein langes
Nacharbeiten ausgeschaltet ist. Es fallen nach dieser Trennung die einzelnen Spannringdichtungen
auseinander, und die Bearbeitung der noch nach außen liegenden Nachbarflächen i
i beginnt. Nachdem diese Bearbeitung vollzogen ist, wird die Spannringdichtung wie
unter Fig.8 veranschaulicht, umgewendet, indem das freie Ende des rechten Ringes
zuerst nach innen in den linken Ring geschoben und dann vollständig durch den linken
Ring gedrückt wird, so daß der ursprünglich rechts gelegene Ring jetzt auf der linken
Seite und der ursprünglich links gelegene Ring auf der rechten Seite liegt. Jetzt
erfolgt die Fertig- und Maßbearbeitung, und obgleich das Spannungsstück 15 fehlt
(s. Fig. 9), ist die kreisrunde Herstellung der Spannringdichtung auch im entspannten
Zustand erreicht.
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Durch die neue Spannringdichtung in einem Ring, in verschiedenen Ausführungsformen
beispielweise aufgeführt, wird das Durchfließen der Rückstände zur Ringpartie unterbunden
und das Festklemmen abgestellt. Die Arretierung gibt einen betriebssicher eingebetteten
Stützpunkt und gewährleistet durch den Führungs- oder Abdichtungssteg, daß eine
Entlastung der Kolbennutenstege eintritt.
Und endlich werden durch
das Arbeitsverfahren die Herstellungskosten erheblich gesenkt, wobei aber gleichzeitig
eine schon offene, also nicht erst ausgeschnittene Spannringdichtung in ihren beiden
Positionen entspannt und gespannt kreisrund hergestellt wird.