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Wassergekühlter Kolben für Großgasmaschinen Bei Großgasmaschinen müssen
die Kolben und auch die Kolbenstangen mit Wasser gekühlt werden, um zu hohe Temperaturen
dieser Teile und den sonst auftretenden erheblichen Verschleiß der Kolben, Kolbenringe
und Zylinder zu vermeiden. Das Kühlwasser wird dem hohl ausgeführten Kolben durch
eine Bohrung der Kolbenstange zugeführt, und zwar gelangt das Kühlwasser in einem.
durch ein konzentrisch in der hohlen Kolbenstange angeordnetes Rohr od. dgl. gebildeten
Ringraum, bis zu einer von dem Rohr getragenen Trennwand; es durchströmt sodann
den Hohlraum des Kolbens und fließt aus diesem hinter der Trennwand in dem Ringraum
der Kolbenstange weiter, um am Ende des Rohres in dessen Inneres einzutreten und
zu dem Einlaßende der Kolbenstange zurückzufließen. Bei der großen Länge der Kolbenstange
bereitet es Schwierigkeiten, die Trennwand so auszuführen, daß ein dichter Abschluß
zwischen ihr und der Innenwandung der hohlen Kolbenstange erreicht wird. Trotz größter
Genauigkeit bei der Herstellung der Bohrung der Kolbenstange und der als Ring auf
dem Rohr vorgesehenen Trennwand läßt sich ein kleiner Spalt zwischen Trennwand und
Bohrungswandung nicht vermeiden. Es tritt daher an dieser Stelle immer etwas Kühlwasser
unmittelbar aus dem einen Ringraum in den anderen über, ohne in der gewollten Weise
erst noch den Hohlraum des Kolbens zu durchfließen. Infolge der im Betrieb auftretenden
Temperaturerhöhung wird dieser Spalt noch vergrößert, so daß dann ein größerer Kurzschlußquerschnitt
für das Kühlwasser vorhanden ist. Durch das ständige Durchströmen
von
Wasser erweitert sich der Querschnitt noch mehr, so daß schließlich die gewollte
Kühlwirkung des Kolbens nicht mehr eintritt und erst durch eine Überholung der Maschine
die ursprünglich vorhandenen besseren Kühlungsverhältnisse wiederhergestellt werden
müssen. Eine solche Überholung erfordert eine Stillsetzung der Maschine für längere
Zeit und ist auch mit erheblichen Kosten verbunden.
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Es ist auch bereits eine Ausführung bekannt, bei der zur Erzielung
einer guten Abdichtung in eine äußere Ringnut eines Verteilungsstückes, das auf
ein in die Bohrung der Kolbenstange eingeführtes Rohr aufgeschweißt ist, ein Dichtungsring
aus Gummi eingelegt ist. Der Gummiring soll einen etwas größeren Durchmesser haben
als die Bohrung der Kolbenstange, damit er unter Pressung anliegt und sicher dichtet.
Beim Verschieben eines mit Vorspannung an der Bohrungswandung anliegenden Gummiringes
tritt, zumal wenn es sich um einen großen Verschiebeweg handelt, wie das bei wassergekühlten
Kolbenstangen der Fall ist, ein starker Abrieb des Gummiringes ein, so daß die Gefahr
besteht, daß dieser nach seinem Einbringen nicht mehr einwandfrei als Dichtung funktioniert.
Selbst wenn der Abrieb beim Einbringen des Dichtungsringes dadurch möglichst klein
gehalten wird, daß die Bohrung unter erheblichem Kostenaufwand in ihrem Inneren
feinstbearbeitet wird, ist ein Wiederausbauen der Dichtung, ohne diese zu zerstören,
praktisch nicht möglich. Im Betrieb setzt sich nämlich im Inneren der Kolbenstangenbohrung
Kesselstein an; außerdem treten auch Korrosionserscheinungen auf, die den Innendurchmesser
der Bohrung verkleinern, zum mindesten aber die Oberfläche der Bohrung sehr rauh
machen, so daß die Dichtung beim Ausbau unbrauchbar wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen wassergekühlten Kolben für Großgasmaschinen,
bei dem das Kühlwasser in einem durch ein konzentrisch in der Bohrung der hohlen
Kolbenstange angeordnetes Rohr od. dgl. gebildeten Ringraum bis zu einer von dem
Rohr getragenen, durch einen Gummiring abgedichteten Trennwand, sodann zum Hohlraum
des Kolbens und aus diesem hinter der Trennwand in dem Ringraum weiterfließt. Gemäß
der Erfindung wird die Trennwand durch den Gummiring selbst gebildet, der zwischen
zwei Bunde des geteilt ausgeführten Rohres eingesetzt und durch Pressung der Bunde
gegeneinander in radialer Richtung gespreizt ist.
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Die aus dem Gummiring selbst bestehende Dichtung gemäß der Erfindung
wird erst dann auf den für das Abdichten erforderlichen größeren Durchmesser gebracht,
wenn sie sich an Ort und Stelle befindet. Ebenso wird für das Wiederausbauen zunächst
der den Gummiring in radialer Richtung spreizende Druck weggenommen, so daß der
Dichtungsring wieder seinen kleinen Durchmesser annimmt und, ohne beschädigt zu
werden, ausgebaut werden kann.
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Für das dichte Verbinden von Rohrleitungen hat man bereits zwischen
den mit Bunden versehenen Rohrenden einen nachgiebigen Dichtungsring angeordnet,
der durch in Achsrichtung der Rohre ausgeübten Druck radial gespreizt und gegen
die Innenwandung einer äußeren Muffe gepreßt wird. Die nur verhältnismäßig kurze
Muffe dient dabei als Begrenzung für den gespreizten Dichtungsring, um so ein Ausweichen
des Dichtungsringes bei hohem Druck im Inneren der verbundenen Rohre zu verhindern.
Eine Unterteilung eines ringförmigen Hohlraumes durch eine Trennwand ist bei der
bekannten Rohrverbindung nicht beabsichtigt und auch durch diese nicht nahegelegt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch Unterteilung des bisher einstückig
hergestellten Rohres und durch Anwendung der bekannten Verbindung für die Teile
des Rohres zugleich eine einwandfrei abdichtende Trennwand für den das Rohr umgebenden
Ringraum geschaffenwerden kann, wie sie beiwassergekühlten Kolben für Großgasmaschinen
erforderlich ist.
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Vorteilhaft wird bei der Durchführung der Erfindung die Anordnung
so getroffen, daß die Rohrteile durch einen in ihrem Inneren angeordneten Schraubenbolzen
mit ihren Bunden gegeneinander spannbar sind. Um den Zusammenbau der einzelnen Teile
zu erleichtern, empfiehlt es sich, an dem Schraubenbolzen über seine Länge und über
den Umfang verteilt Distanzstifte od. dgl. vorzusehen.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. i zeigt einen wassergekühlten Kolben mit Kolbenstange teilweise
im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch. eine Trennwand nach der Erfindung und Fig.
3 einen Schnitt durch eine Kolbenstange, in die ein Rohr mit einer Trennwand nach
der Erfindung eingebaut ist, in größerem Maßstab.
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Fig. i soll hauptsächlich dazu dienen, die bei Großgasmaschinen vorhandenen
Größenverhältnisse zu veranschaulichen, da erst aus ihnen erkennbar wird, welche
Schwierigkeiten bei der Abdichtung der Trennwand zwischen den Ringräumen einer hohlen
Kolbenstange zu überwinden sind. In Fig. i ist ein hohl ausgeführter Kolben x auf
einer Kolbenstange 2 befestigt. Der Kolben besitzt beispielsweise einen Durchmesser
von i,io m, und die Kolbenstange hat eine Gesamtlänge von 6;5o m. Dabei haben ihre
mit den Dichtungen der Zylinderwandungen zusammenarbeitenden Teile einen Durchmesser
von beispielsweise 30o mm. In Fig. i ist der Weg, den das Kühlwasser im Innern der
Kolbenstange zurücklegt, gestrichelt eingezeichnet und mit Richtungspfeilen gekennzeichnet.
Eine nähere Beschreibung des Kühlwasserweges wird später im Zusammenhang mit Fig.
3 gegeben. Wie Fig. i zeigt, wird der Weg des Kühlwassers in der Kolbenstange :z
durch eine Trennwand 3 begrenzt, so daß das Kühlwasser erst den Hohlraum des Kolbens
i durchfließen muß, ehe es durch die Kolbenstange 2 weiterfließen kann.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Das Rohr q. ist in
zwei Hälften q.' und q." unterteilt. Auf der linken Hälfte q:' sitzt ein Bund 5,
über den ein auf die rechte Hälfte q." des Rohres aufgeschweißter Bund 6 greift.
Zwischen den Bunden ist ein Dichtungsring 7 aus Gummi oder ähnlichem elastischem
Material angeordnet, der durch Pressung der Bunde 5 und 6 in axialer Richtung gegeneinander
in radialer Richtung gespreizt werden kann, so daß er sich mit erheblichem Druck
an die Innenwandung der Bohrung der Kolbenstange
2 legt und so
auch bei Temperaturerhöhungen einen zuverlässigen Abschluß zwischen den beiden Ringräumen
bildet.
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Kolbenstange, in die ein Rohr
mit einer Trennwand nach der Erfindung eingebaut ist. In das linke Ende der Kolbenstange
2 ist ein Körper 8 unter Zwischenfügung eines Dichtungsringes g eingesetzt, der
durch einen Schraubstopfen io in seiner Lage gesichert ist. In den Körper 8 ist
das Rohr 4' eingeschraubt und außerdem durch Schweißung mit dem Körper 8 verbunden.
Das Rohr 4' trägt an seinem rechten Ende den Bund 5 und den Dichtungsring 7. Über
den Bund 5 greift der Bund 6 des Rohres 4". Zum Spreizen des Dichtungsringes 7 dient
eine im Innern des Rohres angeordnete Stange ii, die mit ihrem linken Ende in den
Körper 8 eingeschraubt ist und an ihrem rechten Ende ein Druckstück i2 trägt, das
mittels auf das Gewindeende der Stange ii aufgeschraubter Muttern gegen das Rohr
4" gepreßt werden kann. Die Stange ii weist mindestens auf einem Teil ihrer Länge
auf den Umfang verteilt Distanzstifte 13 auf, welche eine Führung zwischen den Rohren
4' und 4" und der Stange ii ergeben und so den Zusammenbau der Teile erleichtern.
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Über das rechte Ende des Rohres 4" greift ein in das rechte Ende der
Kolbenstange 2 eingesetzter Körper 14, der auf einem Dichtungsring 15 ruht und durch
einen Schraubstopfen 16 in seiner Lage gesichert ist. Der Körper 14 weist an seinem
linken Ende eine Aussparung 17 auf und hat ferner ein Loch 18, das einem entsprechenden
Loch des Rohres 4" gegenübersteht. Das Rohr 4' weist nahe seinem linken Ende über
den Umfang verteilt mehrere Löcher ig auf, die dem Kühlwasser den Durchtritt aus
dem äußeren Ringraum in das Innere des Rohres 4' gestatten. 2o bis 23 sind Bohrungen
der Kolbenstange 2, die vom Kühlwasser durchströmt werden.
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Durch die Bohrung 2o strömt das Kühlwasser in den rechten Ringraum
der Kolbenstange 2 und gelangt so vor die durch die Bunde 5, 6 und den Dichtungsring
7 gebildete Trennwand. Es strömt daher durch die Bohrung 22 in den Hohlraum des
zu kühlenden Kolbens. Von diesem aus fließt das Kühlwasser über die Bohrung 23 in
den linken Ringraum der Kolbenstange 2. Durch die Löcher ig gelangt das Kühlwasser
sodann in das Innere des Rohres 4' und strömt nunmehr in dem Ringraum zwischen der
Stange ii und den Rohren 4' und 4" bis zu dem Loch 18 und tritt durch dieses hindurch
in die Bohrung 21 der Kolbenstange 2, von der aus es abfließt.