DE962298C

DE962298C - Dichtungsringanordnung fuer Arbeitskolben von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE962298C
Application number: DEK17152A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Elwert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1953-02-22
Filing date: 1953-02-22
Publication date: 1957-04-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsringanordnung für Arbeitskolben von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Zweitaktdieselmotoren. Die Dichtungsringe in üblicher Anordnung bereiten insbesondere bei Zweitaktdieselmotoren mit hoher Leistung oder mit Luftkühlung Schwierigkeiten, da der oberste Dichtring gern fest wird. Man hat daher schon die verschiedensten Ringanordnungen und -ausführungen, wie z. B. geschlossene Feuerringe oder geschlitzte L-Ringe am oberen Kolbenende verwendet, die jedoch eine komplizierte, teure und schwere Bauart des Kolbens ergeben und außerdem eine sehr harte, verschleißfeste Zylinderbüchse und eine reichlichere Zylinderschmierung mit erhöhtem Ölverbrauch erfordern.

Zweck der Erfindung ist, normale Kolbenringe verwenden zu können, und zwar durch die Maßnahme, die den obersten Kolbenring umgebende obere Wand nachgiebig zu gestalten, so daß der oberste Ring nicht mehr festgeklemmt werden so kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß unmittelbar über dem obersten, normalen, rechteckigen, nach außen spannenden, an der Zylinderwand abdichtenden Dichtungsring ein geschlitzter Schutzring mit Innenspannung ange- as ordnet ist, der annähernd den Querschnitt eines sich dem Nutengrund zu verjüngenden Dreiecks oder Trapezes aufweist, nicht an der Zylinderwand dichtend anliegt, sondern sich oben nach innen an einer kegelförmigen oberen Nutenwand der obersten Ringnut des Kolbens anlegt und unten auf der Oberseite des normalen Dichtringes aufliegt. Weiterhin darf zur Vollendung der Erfindung das Merkmal nicht fehlen, daß der Schutzring Nuten

aufweist, die den Gasdruck ganz oder teilweise hinter den normalen Dichtungsring gelangen lassen. Der Kegelwinkel des Schutzringes mit Innenspannung bzw. der oberen Nutenwand des Kolbens ist wesentlich größer als der Selbsthemmungswinkel, beispielsweise 30 bis 6o°. Da der Schutzring mit Innenspannung normalerweise nicht an der Zylinderwand gleitet, besteht er vorteilhaft aus Stahl."

ίο Der Schutzring kann zur restlosen Entlastung des obersten Dichtringes von dem Gasdruck dienen, indem er den Nutentotraum abdichtet. Zu diesem Zweck kann er mit einem üblichen gasdichten Schloß an der Stoßfuge ausgebildet sein. Damit der Schutzring mit Innenspannung dabei den unter ihm befindlichen normalen Dichtungsring nicht in seiner radialen Bewegung zu stark durch Reibung bremst, kann der Schutzring verchromt sein.

Der oberste Kolbenring kann nicht mehr festgeklemmt werden, da der Schutzring über ihm nach oben ausweichen kann. Der Kegelwinkel des Schutzringes beträgt im Mittel 45°, so daß nie Selbsthemmung eintritt. Der Schutzring wird durch Gaskräfte und seine Eigenspannung gegen den Kolben und den obersten Ring gedrückt. In der unteren Totpunktstellung gibt er den normalen Dichtring fast ganz frei. Der Schutzring kann sich frei um die Kolbenachse drehen. Da der Schutzring zur Gasdruckentlastung des oberen Kolbenringes verwendet wird, so wird dieser nicht mehr mit vollem Gasdruck gegen die Zylinderlaufbahn gedrückt und erfährt daher einen geringeren Verschleiß und schont auch die Zylinderbüchse. Gleichzeitig bewirkt der Schutzring dabei, daß weniger Feuergase und Ruß in den Nutentotraum gelangen können. Der Schutzring selbst unterliegt keinem Verschleiß. Die Verschleißteile sind normale Dichtungsringe. Der Kolben kann dabei in einfachster Bauform aus Leichtmetall in einem Stück hergestellt sein.

Durch den Schutzring mit Innenspannung ist es möglich, den obersten Dichtring näher an der oberen steuernden Kolbenkante anzuordnen, wodurch das Anlassen erleichtert wird. Es ist auch möglich, die beiden obersten Dichtringe mit einem solchen Schutzring zu versehen.

Es ist eine Dichtungsringanordnung für Arbeitskolben von Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei der die eigentlichen Dichtringe sowohl zur Dichtung als auch zur Führung des Kolbens dienen. Die Dichtringe haben im wesentlichen einen dreieckigen Querschnitt und liegen mit einer oberen Kegelfläche an einer Kegelfläche des Kolbens und mit einer unteren Kegelfläche an der Kegelfläche eines nach außen spannenden Spannringes an. Dabei liegen jeweils ein Dichtring und ein Spannring in einer entsprechend geformten Nut des Kolbens. Zwischen der Dichtungsringanordnung gemäß der neuen Erfindung und der bekannten Dichtungsringanordnung besteht schon insofern ein wirkungsmäßiger Unterschied, als bei der Dichtungsringanordnung nach der neuen -Erfindung der Kolben selbst zu seiner Führung dient und sich nicht auf irgendwelchen Ringen gegenüber dem Zylinder abstützt. Die Aufgabe des Dichthaltens der Kolbenringe ist schon so schwierig, daß es nicht zweckmäßig erscheint, den Ringen auch noch eine andere Aufgabe zu übertragen. Bei der bekannten Dichtungsringanordnung wird durch die Seitenbewegungen des Kolbens ein größerer Ringverschleiß bewirkt, da die Bewegung der Kompressionsringe unter Gasdruck gegenüber Keilflächen erfolgen muß. Im übrigen ist die Wirkung der bekannten Dichtungsringanordnung aber dadurch in Frage gestellt, daß der Gasdruck auf die Kompressionsringe einwirkt und die Spannringe entgegen ihrer Federkraft nach innen drückt, weil der Gasdruck in jedem Fall größer ist als die Federkraft des Spannringes je sein kann. Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsringanordnung wird im Gegensatz dazu der Gasdruck hinter den Kompressionsring geleitet und zur Vergrößerung seiner Anpressung an die Zylinderwand benutzt. Der Spannring wird durch den Gasdruck in keiner Weise beeinflußt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Abbildungen gezeigt und beschrieben. Es zeigt

Abb. ι einen Teilschnitt des linken oberen Teils eines Arbeitskolbens mit Zylinderrohr mit einem Schutzring über dem obersten Kolbenring, der Nuten aufweist,

Abb. 2 einen ähnlichen Teilschnitt wie Abb. 1 mit einem Schutzring über dem ersten Kolbenring, der mit einem gasdichten Schloß am Stoß ausgebildet ist,

Abb. 3 das gasdichte Schloß des Schutzringes in der Draufsicht.

In Abb. ι bezeichnet 1 den Arbeitskolben und 2 die Zylinderbüchse. Der Arbeitskolben hat zwei normale Dichtringe 3 und 4. Es können natürlich auch noch mehr Dichtringe verwendet werden. Unmittelbar über dem obersten Dichtring 3 ist ein geschlitzter Schutzring 5 angeordnet, der annähernd den Querschnitt eines sich dem Nutengrund zu verjüngenden Dreiecks oder Trapezes aufweist. Der Schutzring 5 legt sich oben an eine kegelförmige Nutenwand 6 und unten an die Oberseite 7 des Dichtringes 3 an. Der Kegelwinkel des Schutzringes, der mit Innenspannung versehen ist, bzw. der Kegelwinkel der oberen Nutenwand 6 ist größer als der Selbsthemmungswinkel. Der Kegelwinkel kann beispielsweise 30 bis 6o° betragen. An seiner unteren Seite hat der Schutzring 5 Nuten 8, die den Gasdruck ganz oder teilweise hinter den Dicht ring 3 gelangen läßt. Der Schutzring besteht zweckmäßig aus Stahl. Er kann ein gasdichtes Schloß aufweisen, und zwar irgendeines bekannter Art. Es sei hierzu auf die Abb. 2 und 3 verwiesen. Der Schutzring wird zweckmäßig verchromt. Es ist selbstverständlich, daß noch weitere Dichtringe iao des Kolbens mit einem solchen Schutzring versehen werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Dichtungsringanordnung für Arbeitskolben von Brennkraftmaschinen, insbesondere von

Zweitaktdieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar über dem obersten, normalen, rechteckigen, nach außen spannenden, an der Zylinderwand abdichtenden Dichtungsring (3) ein geschlitzter Schutzring (5) mit Innenspannung angeordnet ist, der annähernd den Querschnitt eines sich dem Nutengrund zu verjüngenden Dreiecks oder Trapezes aufweist, nicht an der Zylinderwand dichtend anliegt, sondern sich oben nach innen an einer kegelförmigen oberen Nutenwand (6) der obersten Ringnut des Kolbens anlegt und unten auf der Oberseite des normalen Dichtringes aufliegt, wobei der Schutzring Nuten (8) aufweist, die den Gasdruck ganz oder teilweise hinter den normalen Dichtungsring gelangen lassen.
2. Dichtungsringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des Schutzringes mit Innenspannung bzw. der oberen Nutenwand des Kolbens wesentlich größer ist als der Selbsthemmungswinkel, beispielsweise 30 bis 6o°.
3. Dichtungsringanordnung nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring mit Innenspannung aus Stahl besteht.
4. Dichtungsringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring mit Innenspannung ein gasdichtes Schloß besitzt.
5. Dichtungsringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring mit Innenspannung verchromt ist.
6. Dichtungsringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Dichtungsringe mit einem solchen. Schutzring mit Innenepannung versehen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 328 390.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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