EP2182094A1 - Cylinder for a large diesel motor - Google Patents

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Publication number
EP2182094A1
EP2182094A1 EP08168067A EP08168067A EP2182094A1 EP 2182094 A1 EP2182094 A1 EP 2182094A1 EP 08168067 A EP08168067 A EP 08168067A EP 08168067 A EP08168067 A EP 08168067A EP 2182094 A1 EP2182094 A1 EP 2182094A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
sacrificial anode
cylinder
cylinder according
sacrificial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08168067A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Francesco Micali
Dr. Matthias Amoser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wartsila NSD Schweiz AG
Original Assignee
Wartsila NSD Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wartsila NSD Schweiz AG filed Critical Wartsila NSD Schweiz AG
Priority to EP08168067A priority Critical patent/EP2182094A1/en
Publication of EP2182094A1 publication Critical patent/EP2182094A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/10—Electrodes characterised by the structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto
    • C23F13/18—Means for supporting electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/04—Cleaning of, preventing corrosion or erosion in, or preventing unwanted deposits in, combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders

Definitions

  • the invention relates to a cylinder for a large diesel engine and a large diesel engine according to the preamble of the independent claim of the respective category.
  • the piston slides on the serving as a running surface surface of the wall of the cylinder, which is usually designed in the form of a cylinder liner (liner) along.
  • a cylinder or piston lubrication is provided.
  • the piston must slide as easily as possible, that is unhindered, in the cylinder, on the other hand, the piston must seal the combustion chamber in the cylinder as well as possible in order to achieve an efficient To convert the energy released during the combustion process into mechanical work.
  • a lubricating oil is usually introduced into the cylinder to achieve good running characteristics of the piston and to minimize the wear of the tread, the piston and the piston rings. Furthermore, the lubricating oil is used to neutralize aggressive combustion products and to prevent corrosion.
  • the problem-solving object of the invention is characterized by the features of the independent claim.
  • a cylinder for a large diesel engine with a wall whose surface forms a running surface, and with a piston which is arranged to be movable back and forth along the running surface and delimits a combustion chamber.
  • At least one sacrificial anode is provided which is arranged to protect the tread from corrosion.
  • Essential to the invention is the knowledge that the piston, or the piston with the piston rings, the running surface of the cylinder and the lubricating oil film located therebetween form a galvanic cell. This would not be expected with the lubricating oil commonly used as a lubricant because it is not an electrolyte per se. However, since the lubricating oil film may contain a significant amount of water, emulsion may form. In this emulsion, acids formed in the combustion process, in particular sulfuric acid H 2 SO 4 and / or sulfuric acid H 2 SO 3 , dissociate, so that freely movable positively charged hydrogen ions and negatively charged ions of the acid such as sulfate ions SO 4 2- and / or sulfite ions SO 3 2- arise.
  • a sacrificial anode is now provided, which is arranged so that it protects the tread from corrosion.
  • a galvanic process is created between the sacrificial anode and the tread, in which the tread has an electrochemical behavior that is nobler than the electrochemical behavior of the sacrificial anode.
  • the corrosion of the tread at least greatly retard, if not stop completely.
  • the sacrificial anode is made of a material that has an electrochemical behavior in the environment or under the operating conditions of the large diesel engine, which is less noble than the electrochemical behavior of the tread.
  • the sacrificial anode sacrifices to protect the tread from corrosion.
  • the sacrificial anode is provided on the piston.
  • the sacrificial anode is designed as an annular band, which encloses the piston in the circumferential direction.
  • a circumferential groove is provided on the piston, in which the sacrificial anode is arranged.
  • the circumferential groove is designed as a dovetail groove.
  • the piston has a plurality of piston rings and at least one piston ring is configured as a sacrificial anode.
  • the piston ring may for example be made of a material whose electrochemical behavior in the operating environment is less noble than that of the running surface or the piston ring has a coating of such a material.
  • the sacrificial anode is connected via at least one electrically conductive element to the piston, in particular via an electrically conductive spring element which biases the sacrificial anode in the direction of the tread.
  • an electrically conductive spring element which biases the sacrificial anode in the direction of the tread.
  • the sacrificial anode is preferably provided on the side of the piston rings farther from the combustion chamber.
  • At least one sacrificial anode is alternatively or additionally provided on the running surface of the cylinder.
  • the sacrificial anode is provided in the wall of the cylinder and extends to the tread.
  • the sacrificial anode may be formed as a rod-shaped element which is arranged in a bore in the wall, so that the one end of the rod-shaped element is flush with the running surface.
  • the sacrificial anode as a band, which extends over the entire inner circumference of the wall of the cylinder.
  • the sacrificial anode consists of aluminum or an aluminum alloy or of zinc or a zinc alloy or of magnesium or a magnesium alloy.
  • Another preferred material from which the sacrificial anode can be made is graphite.
  • Fig. 1 illustrates in a longitudinal sectional view a first embodiment of an inventive cylinder for a large diesel engine, wherein the cylinder is generally designated by the reference numeral 1.
  • the large diesel engine can be designed as a two-stroke or four-stroke engine.
  • the cylinder 1 has a longitudinal axis A and a wall 2, which may be configured as a cylinder insert or liner or as a liner.
  • the inwardly facing surface of the wall 2 forms a tread 21st
  • a piston 3 is arranged in a manner known per se to move back and forth, which moves in the operating state of the large diesel engine along the running surface 21 on the inner wall 2 of the cylinder 1.
  • the piston 3 delimited with its upper end according to the illustration a combustion chamber 4, in which the combustion process takes place, and usually has a plurality, here four, piston rings 31, which are referred to collectively as the piston ring package.
  • a lubricant for example a lubricating oil
  • the running surface 21 which lubricates the piston 3, the piston ring assembly and the running surface 21 in order to achieve good running properties of the piston 3 and the wear of the cylinder wall, in particular the running surface 21, the piston 3 and the piston rings 31 to keep as small as possible.
  • the lubricant is used to neutralize aggressive combustion products and to prevent corrosion, such as sulfur corrosion.
  • the lubricating oil forms on the running surface 21 a lubricating oil film, not shown, which is in constant contact with the piston rings 31.
  • At least one sacrificial anode 32 is provided which is intended to protect the running surface 21 from corrosion.
  • sacrificial anode it is meant that a material, for example a metal or a metallic compound is made available, which is more easily oxidized and is less noble than the material of the running surface 21 to be protected according to the electrochemical series of voltages More specifically, in the particular environment and operating conditions, the material of the sacrificial anode 32 must be less noble in its electrochemical behavior than the running surface 21, so that in a galvanic process the sacrificial anode 32 is corroded. Oxidation takes place at the sacrificial anode 32.
  • the less noble material of the sacrificial anode 32 emits electrons to acceptors via the tread 21, the material of the sacrificial anode 32 goes into solution, it dissolves slowly (hence the term "sacrificial anode") and the tread 21 remains unaffected.
  • the sacrificial anode 32 is provided on the piston 3 and designed as an annular band, which encloses the piston 3 in the circumferential direction. It may be advantageous if the piston 3, a circumferential groove 33 is provided which extends over the entire circumference of the piston 3 and the sacrificial anode 32 receives.
  • the circumferential groove 33 with the sacrificial anode 32 is provided on the side of the piston rings 31 which is farther from the combustion chamber 4, that is to say below the piston rings 31, as shown.
  • Fig. 2 shows a variant of the first embodiment, in which the circumferential groove 33 is configured to receive the sacrificial anode 32 as a dovetail groove.
  • Deviating from the variants in Fig. 1 and Fig. 2 are of course still some other variants possible, for example, can be dispensed with the circumferential groove 33.
  • the sacrificial anode 32 may then be provided as an annular band on the surface of the piston 3 or on the piston skirt.
  • the sacrificial anode 32 can be welded, for example, on the piston 3, or configured as a sleeve, which is shrunk onto the piston 3, or configured as a resilient annular band or as a clamping ring band, which encloses the piston due to its spring tension.
  • the sacrificial anode 32 can also be configured segmented.
  • the sacrificial anode 32 protrudes beyond the surface of the piston with respect to the radial direction -also perpendicular to the longitudinal axis A, but at most as far as the piston rings 31. This ensures that the sacrificial anode 32 on the one hand during operation constantly on the other hand, it does not lead to increased friction or increased mechanical wear of the tread 21 in contact with the lubricating oil film.
  • the sacrificial anode 32, the lubricating oil film and the tread 21 form a galvanic cell whose cathode is the tread 21 and whose anode is the sacrificial anode 32.
  • the lubricating oil film on the tread forms the electrolyte.
  • At least one electrically conductive element 34 is provided between the sacrificial anode 32 and the piston 3, which on the one hand in constant contact with the sacrificial anode 32 and on the other hand in constant contact with the piston 3, so that for all operating conditions or operating conditions, an electrical connection between the sacrificial anode 32 and the piston 3 exists, which allows the flow of electrons from the sacrificial anode 32 via the piston 3 to the tread 21.
  • three such electrically conductive elements 34 are provided.
  • the lubricating oil film in the large diesel engine can under certain operating conditions have a high water content, so it is usually present in such cases as an emulsion.
  • residues are formed from which acids can form, for example sulfuric acid H 2 SO 4 or sulfurous acid H 2 SO 3 .
  • acids can form, for example sulfuric acid H 2 SO 4 or sulfurous acid H 2 SO 3 .
  • These dissociate in the lubricating oil-water emulsion into positively charged H + ions and negatively charged SO 4 2- ions or SO 3 2- ions.
  • This results in freely movable ions so that the lubricating oil-water emulsion becomes an electrolytic solution, which allows the galvanic process between the sacrificial anode 32 and the tread 21. Since the sacrificial anode 32 has an electrochemically base behavior than the running surface 21, the corrosion process takes place at the sacrificial anode 32 and the running surface 21 is protected against corrosion.
  • the sacrificial anode 32 is designed so that it constantly in contact with the electrolyte, so the lubricating oil film remains.
  • the sacrificial anode 32 must be made of a material whose surface is not passivated in the existing environment in the cylinder 1. For example, chrome is rather unsuitable, because it is at least in the Operating conditions in the large diesel engine oxidized very quickly and thus forms a surface layer that is passivated.
  • the wall 2 and the liner are made of cast iron, therefore, the tread 21 is also made of cast iron.
  • material for the sacrificial anode 32 then offer in particular aluminum, zinc and magnesium and alloys of the respective metals.
  • the sacrificial anode 32 in particular in a running surface 21 made of cast iron also consist of the following materials: aluminum with five weight percent zinc (Zn) and indium; Mangnesium-aluminum-zinc alloys with various compositions; Alloys with different compositions of zinc, aluminum, magnesium, copper, iron, titanium, indium, lead, cadmium, wherein not all elements must be present in the alloy; Lead-platinum alloys, lead-silver alloys. Further suitable are graphite anodes, MMO (Mixed Metal Oxide) anodes, in particular with substrates made of titanium; Anodes with organic coating. Commercially available sacrificial anodes are also suitable, such as the aluminum-based anode available under the trade name Aloline or the zinc-based anode available under the trade name Zincoline.
  • MMO Mated Metal Oxide
  • the sacrificial anode 32 is made of an electrochemically less noble material than the tread 21 so that the sacrificial anode 32 is corroded. Since the metal or the metallic compound is more strongly attacked by the corrosion under the given operating conditions electro-electrochemical behavior, the tread 21 is protected and increases its life. This results in lower maintenance and repair costs.
  • Fig. 3 a second embodiment of a cylinder according to the invention is shown. Functionally identical or equivalent parts are provided with the same reference numerals as in Fig. 1 and Fig. 2 , All explanations that were made in connection with the first embodiment apply analogously or analogously to the same manner for the second embodiment.
  • the sacrificial anode 32 is provided as a layer on one or more piston rings 31.
  • the coating has an electrochemical behavior that is less noble than the electrochemical behavior of the tread 21. It may, but not all piston rings 31 must be provided with a sacrificial anode 32.
  • three of the four piston rings 31 are coated with a sacrificial anode 32.
  • the sacrificial anode 32 can be applied to the piston ring 31, for example by means of a thermal spraying process.
  • FIG. 5 and 6 a third embodiment of a cylinder according to the invention is shown. Functionally identical or equivalent parts are provided with the same reference numerals as in Fig. 1 . Fig. 2 and Fig. 3 , All explanations that have been made in connection with the first and second embodiments apply analogously or analogously to the same manner for the third embodiment.
  • Fig. 5 shows the cylinder 1 in a longitudinal section, analogous to the Fig. 1 to 3
  • Fig. 6 the cylinder 1 in a cross section perpendicular to the longitudinal axis A shows.
  • the sacrificial anode 32 is provided on the running surface 21 of the wall 2. There are a total of eight sacrificial anodes 32 are provided (see Fig. 6 ), which are distributed over the circumference of the tread 21.
  • the sacrificial anodes 32 are each configured as rod-shaped elements which extend through the wall 2 through to the running surface 21.
  • the sacrificial anodes 32 each terminate flush with the running surface 21.
  • This embodiment can be realized by first mounting holes in the wall 2 or in the liner and then inserting the rod-shaped sacrificial anodes 32 into the bores and, if necessary, fixing them.
  • the sacrificial anodes need not all be arranged at the same height with respect to the axial direction defined by the longitudinal axis A. Numerous arrangements are possible to arrange the sacrificial anodes 32 over the circumference and height of the tread 21. Depending on the application, the skilled person can determine a favorable distribution of the sacrificial anodes 32 over the running surface 21.
  • the Sacrificial anodes 32 are each provided approximately centrally between two with respect to the axial direction defined by the longitudinal axis A or with respect to the circumferential direction of the adjacent lubricating oil inlets.
  • a variant of in Fig. 5 and Fig. 6 illustrated third embodiment is instead of the rod-shaped sacrificial anodes provide an annular band as a sacrificial anode 32, which preferably extends over the entire inner circumference of the wall 2, ie in the circumferential direction over the entire tread 21, analogous to that in Fig. 1 for the piston 3 shown embodiment.
  • segments of an annular band are also suitable as sacrificial anodes.

Landscapes

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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Abstract

The cylinder (1) comprises a wall (2), whose surface forms a guide area, a piston (3) that is movably arranged along the guide area in back and forth manner and limits a combustion chamber (4), and a sacrificial anode, which is arranged such that it protects the guide area from corrosion. The sacrificial anode is equipped on the piston and is arranged as circular band, which encloses the piston in circumference direction. A circumferential groove is equipped as dovetail grooves to the piston, in which the sacrificial anode is arranged. The cylinder (1) comprises a wall (2), whose surface forms a guide area, a piston (3) that is movably arranged along the guide area in back and forth manner and limits a combustion chamber (4), and a sacrificial anode, which is arranged such that it protects the guide area from corrosion. The sacrificial anode is equipped on the piston and is arranged as circular band, which encloses the piston in circumference direction. A circumferential groove is equipped as dovetail grooves to the piston, in which the sacrificial anode is arranged. The piston has piston rings (31) over an electrically conductive element such as spring element connected with the piston, which biases the sacrificial anode in the direction of the guide area. The sacrificial anode is equipped at the side of the piston rings removable from the combustion chamber. The sacrificial anodes are provided in the wall of the cylinder, extend up to the guide area and are distributed over the circumference of the wall of the cylinder.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder für einen Grossdieselmotor sowie einen Grossdieselmotor gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie.The invention relates to a cylinder for a large diesel engine and a large diesel engine according to the preamble of the independent claim of the respective category.

Grossdieselmotoren, die als Zweitakt- oder als Viertakt-Maschinen ausgestaltet sein können, werden häufig als Antriebsaggregate für Schiffe oder auch im stationären Betrieb, z.B. zum Antrieb grosser Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt. Dabei laufen die Motoren in der Regel über beträchtliche Zeiträume im Dauerbetrieb, was hohe Anforderungen an die Betriebssicherheit und die Verfügbarkeit stellt. Daher sind für den Betreiber insbesondere lange Wartungsintervalle, geringer Verschleiss und ein wirtschaftlicher Umgang mit den Betriebsstoffen zentrale Kriterien.Large diesel engines, which may be designed as two-stroke or four-stroke engines, are often used as power units for ships or even in stationary operation, e.g. used to drive large generators for generating electrical energy. The engines usually run for long periods in continuous operation, which places high demands on the reliability and availability. Therefore, for the operator in particular long maintenance intervals, low wear and an economical handling of the operating materials are central criteria.

Im Betriebszustand gleitet der Kolben an der als Lauffläche dienenden Oberfläche der Wandung des Zylinders, die meist in Form einer Zylinderlaufbuchse (Liner) ausgestaltet ist, entlang. Dabei ist eine Zylinder- bzw. Kolbenschmierung vorgesehen. Einerseits muss der Kolben möglichst leicht, das heisst unbehindert, in dem Zylinder gleiten, andererseits muss der Kolben den Brennraum im Zylinder möglichst gut abdichten, um eine effiziente Umwandlung der beim Verbrennungsprozess freiwerdenden Energie in mechanische Arbeit zu gewährleisten.In the operating state, the piston slides on the serving as a running surface surface of the wall of the cylinder, which is usually designed in the form of a cylinder liner (liner) along. In this case, a cylinder or piston lubrication is provided. On the one hand, the piston must slide as easily as possible, that is unhindered, in the cylinder, on the other hand, the piston must seal the combustion chamber in the cylinder as well as possible in order to achieve an efficient To convert the energy released during the combustion process into mechanical work.

Deshalb wird während des Betriebs des Dieselmotors üblicherweise ein Schmieröl in den Zylinder eingebracht, um gute Laufeigenschaften des Kolbens zu erzielen und den Verschleiss der Lauffläche, des Kolbens und der Kolbenringe möglichst gering zu halten. Ferner dient das Schmieröl der Neutralisierung aggressiver Verbrennungsprodukte sowie der Vermeidung von Korrosion.Therefore, during operation of the diesel engine, a lubricating oil is usually introduced into the cylinder to achieve good running characteristics of the piston and to minimize the wear of the tread, the piston and the piston rings. Furthermore, the lubricating oil is used to neutralize aggressive combustion products and to prevent corrosion.

Trotzdem lassen sich bei Grossdieselmotoren immer wieder erhebliche korrosionsbedingte Verschleisserscheinungen insbesondere auf der Lauffläche beobachten. Ist dieser Verschleiss zu weit fortgeschritten, so muss die Lauffläche erneuert werden, was in der Regel bedeutet, dass ein neuer Liner bzw. eine neue Wandung eingesetzt werden muss. Dies ist kosten- und zeitintensiv.Nevertheless, in large diesel engines again and again considerable corrosion-related wear phenomena can be observed, especially on the tread. If this wear is too advanced, the tread must be renewed, which usually means that a new liner or a new wall must be used. This is costly and time consuming.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Zylinder für einen Grossdieselmotor vorzuschlagen, bei welchem die Lauffläche besser gegen Korrosion geschützt ist.Based on this prior art, it is therefore an object of the invention to provide a cylinder for a large diesel engine, in which the tread is better protected against corrosion.

Der diese Aufgabe lösende Gegenstand der Erfindung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gekennzeichnet.The problem-solving object of the invention is characterized by the features of the independent claim.

Erfindungsgemäss wird also ein Zylinder für einen Grossdieselmotor vorgeschlagen, mit einer Wandung, deren Oberfläche eine Lauffläche bildet, und mit einem Kolben, der entlang der Lauffläche hin und her bewegbar angeordnet ist und einen Brennraum begrenzt. Es ist mindestens eine Opferanode vorgesehen, welche so angeordnet ist, dass sie die Lauffläche vor Korrosion schützt.Thus, according to the invention, a cylinder for a large diesel engine is proposed, with a wall whose surface forms a running surface, and with a piston which is arranged to be movable back and forth along the running surface and delimits a combustion chamber. At least one sacrificial anode is provided which is arranged to protect the tread from corrosion.

Wesentlich für die Erfindung ist dabei die Erkenntnis, dass der Kolben, oder der Kolben mit den Kolbenringen, die Lauffläche des Zylinders und der dazwischen befindliche Schmierölfilm eine galvanische Zelle bilden. Dies würde man bei dem üblicherweise als Schmiermittel verwendeten Schmieröl nicht erwarten, weil dieses an sich kein Elektrolyt ist. Da der Schmierölfilm jedoch einen bedeutenden Wasseranteil enthalten kann, kann es zur Ausbildung einer Emulsion kommen. In dieser Emulsion können bei dem Verbrennungsprozess entstehende Säuren, insbesondere Schwefelsäure H2SO4 und/oder schweflige Säure H2SO3, dissoziieren, sodass frei bewegliche positiv geladene Wasserstoffionen und negativ geladene Ionen der Säure wie Sulfat-Ionen SO4 2- und/oder Sulfit-Ionen SO3 2-entstehen. Da üblicherweise die Lauffläche des Zylinders und der Kolben aus unterschiedlichen metallischen Verbindungen bestehen, kann es zur Ausbildung einer galvanischen Zelle kommen, welche die Korrosion der Lauffläche beschleunigt. Erfindungsgemäss ist nun eine Opferanode vorgesehen, welche so angeordnet ist, dass sie die Lauffläche vor Korrosion schützt.Essential to the invention is the knowledge that the piston, or the piston with the piston rings, the running surface of the cylinder and the lubricating oil film located therebetween form a galvanic cell. This would not be expected with the lubricating oil commonly used as a lubricant because it is not an electrolyte per se. However, since the lubricating oil film may contain a significant amount of water, emulsion may form. In this emulsion, acids formed in the combustion process, in particular sulfuric acid H 2 SO 4 and / or sulfuric acid H 2 SO 3 , dissociate, so that freely movable positively charged hydrogen ions and negatively charged ions of the acid such as sulfate ions SO 4 2- and / or sulfite ions SO 3 2- arise. Since usually the running surface of the cylinder and the piston are made of different metallic compounds, it can lead to the formation of a galvanic cell, which accelerates the corrosion of the tread. According to the invention a sacrificial anode is now provided, which is arranged so that it protects the tread from corrosion.

Es wird also ein galvanischer Prozess zwischen der Opferanode und der Lauffläche kreiert, bei welchem die Lauffläche ein elektrochemisches Verhalten aufweist, das edler ist als das elektrochemische Verhalten der Opferanode. Auf diese Weise lässt sich die Korrosion der Lauffläche zumindest stark verzögern, wenn nicht sogar ganz stoppen. Hierdurch verlängert sich die Lebensdauer der Lauffläche oder das Wartungsintervall für die Lauffläche in erheblichem Masse.Thus, a galvanic process is created between the sacrificial anode and the tread, in which the tread has an electrochemical behavior that is nobler than the electrochemical behavior of the sacrificial anode. In this way, the corrosion of the tread at least greatly retard, if not stop completely. As a result, extends the life of the tread or the maintenance interval for the tread to a considerable extent.

Wesentlich hierfür ist, dass die Opferanode aus einem Material gefertigt ist, das in der Umgebung bzw. unter den Betreibsbedingungen des Grossdieselmotors ein elektrochemisches Verhalten aufweist, das unedler ist als das elektrochemische Verhalten der Lauffläche. Somit opfert sich die Opferanode auf, um die Lauffläche vor Korrosion zu schützen.Essential for this is that the sacrificial anode is made of a material that has an electrochemical behavior in the environment or under the operating conditions of the large diesel engine, which is less noble than the electrochemical behavior of the tread. Thus, the sacrificial anode sacrifices to protect the tread from corrosion.

Gemäss einer ersten Ausführungsform ist die Opferanode am Kolben vorgesehen. In einer bevorzugten Variante ist die Opferanode als ringförmiges Band ausgestaltet, welches den Kolben in Umfangsrichtung umschliesst.According to a first embodiment, the sacrificial anode is provided on the piston. In a preferred variant, the sacrificial anode is designed as an annular band, which encloses the piston in the circumferential direction.

Es kann vorteilhaft sein wenn am Kolben eine Umfangsnut vorgesehen ist, in welcher die Opferanode angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Umfangsnut als Schwalbenschwanznut ausgestaltet.It may be advantageous if a circumferential groove is provided on the piston, in which the sacrificial anode is arranged. Preferably, the circumferential groove is designed as a dovetail groove.

Eine weitere bevorzugte Variante ist es, wenn der Kolben mehrere Kolbenringe aufweist und mindestens ein Kolbenring als Opferanode ausgestaltet ist. Dazu kann der Kolbenring beispielsweise aus einem Material gefertigt sein, dessen elektrochemisches Verhalten in der Betriebsumgebung unedler ist als dasjenige der Lauffläche oder der Kolbenring weist eine Beschichtung aus einem derartigen Material auf.Another preferred variant is when the piston has a plurality of piston rings and at least one piston ring is configured as a sacrificial anode. For this purpose, the piston ring may for example be made of a material whose electrochemical behavior in the operating environment is less noble than that of the running surface or the piston ring has a coating of such a material.

Eine vorteilhafte Massnahme besteht darin, dass die Opferanode über mindestens ein elektrisch leitfähiges Element mit dem Kolben verbunden ist, insbesondere über ein elektrisch leitfähiges Federelement, welches die Opferanode in Richtung der Lauffläche vorspannt. Durch diese Massnahme wird gewährleistet, dass die Opferanode immer elektrisch leitend mit dem Kolben 3 verbunden ist, selbst dann wenn sich beispielsweise durch Ablagerungen eine elektrisch nicht oder schlecht leitende Schicht zwischen der Opferanode und dem Kolben ausgebildet hat. Bei der bevorzugten Ausgestaltung als Federelement resultiert eine Kraft auf die Opferanode, welche diese in Richtung der Lauffläche zu drücken bestrebt ist. Hierdurch wird ein ständiger Kontakt zwischen der Opferanode und dem Schmierölfilm gewährleistet.An advantageous measure is that the sacrificial anode is connected via at least one electrically conductive element to the piston, in particular via an electrically conductive spring element which biases the sacrificial anode in the direction of the tread. By this measure, it is ensured that the sacrificial anode is always electrically connected to the piston 3, even if, for example, has formed by deposits, an electrically non-conductive or poorly conductive layer between the sacrificial anode and the piston. In the preferred embodiment as a spring element results in a force on the sacrificial anode, which tends to push them in the direction of the tread. This ensures constant contact between the sacrificial anode and the lubricating oil film.

Bei Ausgestaltungen, bei denen der Kolben mehrere Kolbenringe aufweist ist die Opferanode vorzugsweise auf der vom Brennraum weiter entfernten Seite der Kolbenringe vorgesehen.In embodiments in which the piston has a plurality of piston rings, the sacrificial anode is preferably provided on the side of the piston rings farther from the combustion chamber.

Bei einer anderen Ausführungsform ist alternativ oder ergänzend auf der Lauffläche des Zylinders mindestens eine Opferanode vorgesehen.In another embodiment, at least one sacrificial anode is alternatively or additionally provided on the running surface of the cylinder.

Vorzugsweise ist die Opferanode in der Wandung des Zylinders vorgesehen und erstreckt sich bis auf die Lauffläche. Beispielsweise kann die Opferanode als stabförmiges Element ausgebildet sein, welches in einer Bohrung in der Wandung angeordnet ist, sodass das eine Ende des stabförmigen Elements bündig mit der Lauffläche ist.Preferably, the sacrificial anode is provided in the wall of the cylinder and extends to the tread. For example, the sacrificial anode may be formed as a rod-shaped element which is arranged in a bore in the wall, so that the one end of the rod-shaped element is flush with the running surface.

Es ist vorteilhaft wenn mehrere Opferanoden vorgesehen sind, die über den Umfang der Wandung des Zylinders verteilt sind.It is advantageous if a plurality of sacrificial anodes are provided, which are distributed over the circumference of the wall of the cylinder.

Natürlich ist es auch möglich, die Opferanode als Band auszugestalten, welches sich über den gesamten inneren Umfang der Wandung des Zylinders erstreckt.Of course, it is also possible to design the sacrificial anode as a band, which extends over the entire inner circumference of the wall of the cylinder.

Vom Material her ist es beispielsweise bevorzugt, wenn die Opferanode aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Zink oder einer Zinklegierung oder aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung besteht.From the material, for example, it is preferable if the sacrificial anode consists of aluminum or an aluminum alloy or of zinc or a zinc alloy or of magnesium or a magnesium alloy.

Ein weiteres bevorzugtes Material, aus dem die Opferanode bestehen kann, ist Grafit.Another preferred material from which the sacrificial anode can be made is graphite.

Ferner wird durch die Erfindung ein Grossdieselmotor vorgeschlagen mit einem Zylinder, der gemäss einem der vorangehenden Ansprüche ausgestaltet ist.Furthermore, a large diesel engine is proposed by the invention with a cylinder which is designed according to one of the preceding claims.

Weitere vorteilhafte Massnahmen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous measures and preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der schematischen, nicht massstäblichen Zeichnung zeigen teilweise im Schnitt:

Fig. 1:
ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Zylinders,
Fig. 2:
eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels ,
Fig. 3:
ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Zylinders,
Fig. 4:
eine Variante mit einer federbelasteten Opferanode
Fig. 5:
ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Zylinders, und
Fig. 6:
einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel aus Fig. 5.
In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments and with reference to the drawing. In the schematic, not to scale drawing show partly in section:
Fig. 1:
A first embodiment of a cylinder according to the invention,
Fig. 2:
a variant of the first embodiment,
3:
A second embodiment of a cylinder according to the invention,
4:
a variant with a spring-loaded sacrificial anode
Fig. 5:
a third embodiment of an inventive cylinder, and
Fig. 6:
a cross section through the embodiment Fig. 5 ,

Fig. 1 veranschaulicht in einer Längsschnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Zylinders für einen Grossdieselmotors, wobei der Zylinder gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Der Grossdieselmotor kann als Zweitakt- oder als Viertakt-Motor ausgestaltet sein. Der Zylinder 1 hat eine Längsachse A sowie eine Wandung 2, die als Zylindereinsatz oder Laufbuchse bzw. als Liner ausgestaltet sein kann. Die nach innen gewandte Oberfläche der Wandung 2 bildet eine Lauffläche 21. Fig. 1 illustrates in a longitudinal sectional view a first embodiment of an inventive cylinder for a large diesel engine, wherein the cylinder is generally designated by the reference numeral 1. The large diesel engine can be designed as a two-stroke or four-stroke engine. The cylinder 1 has a longitudinal axis A and a wall 2, which may be configured as a cylinder insert or liner or as a liner. The inwardly facing surface of the wall 2 forms a tread 21st

In dem Zylinder 1 ist in an sich bekannter Weise ein Kolben 3 hin und her bewegbar angeordnet, der sich im Betriebszustand des Grossdieselmotors entlang der Lauffläche 21 an der inneren Wandung 2 des Zylinders 1 bewegt. Der Kolben 3 begrenzt mit seinem darstellungsgemäss oberen Ende einen Brennraum 4, in welchem der Verbrennungsprozess stattfindet, und weist üblicherweise mehrere, hier vier, Kolbenringe 31 auf, die gesamthaft als Kolbenringpaket bezeichnet werden.In the cylinder 1, a piston 3 is arranged in a manner known per se to move back and forth, which moves in the operating state of the large diesel engine along the running surface 21 on the inner wall 2 of the cylinder 1. The piston 3 delimited with its upper end according to the illustration a combustion chamber 4, in which the combustion process takes place, and usually has a plurality, here four, piston rings 31, which are referred to collectively as the piston ring package.

Während des Betriebs des Grossdieselmotors 1 ist es notwendig, ein Schmiermittel, beispielsweise ein Schmieröl, auf die Lauffläche 21 aufzubringen, welches den Kolben 3, das Kolbenringpaket und die Lauffläche 21 schmiert, um gute Laufeigenschaften des Kolbens 3 zu erzielen und den Verschleiss der Zylinderwandung, insbesondere der Lauffläche 21, des Kolbens 3 und der Kolbenringe 31 möglichst gering zu halten. Ferner dient das Schmiermittel der Neutralisierung aggressiver Verbrennungsprodukte sowie der Vermeidung von Korrosion, beispielsweise Schwefelkorrosion. Das Schmieröl bildet auf der Lauffläche 21 einen nicht dargestellten Schmierölfilm, der im ständigen Kontakt mit den Kolbenringen 31 ist.During operation of the large diesel engine 1, it is necessary to apply a lubricant, for example a lubricating oil, to the running surface 21, which lubricates the piston 3, the piston ring assembly and the running surface 21 in order to achieve good running properties of the piston 3 and the wear of the cylinder wall, in particular the running surface 21, the piston 3 and the piston rings 31 to keep as small as possible. Furthermore, the lubricant is used to neutralize aggressive combustion products and to prevent corrosion, such as sulfur corrosion. The lubricating oil forms on the running surface 21 a lubricating oil film, not shown, which is in constant contact with the piston rings 31.

Ferner ist mindestens eine Opferanode 32 vorgesehen, welche die Lauffläche 21 vor Korrosion schützen soll. Mit dem Begriff "Opferanode" ist dabei gemeint, dass ein Material, beispielsweise ein Metall bzw. eine metallische Verbindung zur Verfügung gestellt wird, das bzw. die sich leichter oxidieren lässt und gemäss der elektrochemischen Spannungsreihe unedler ist als das Material der zu schützenden Lauffläche 21. Genauer gesagt, muss in der jeweiligen Umgebung und unter Betriebsbedingungen das Material der Opferanode 32 von seinem elektrochemischen Verhalten weniger edel bzw. unedler sein als die Lauffläche 21, sodass bei einem galvanischen Prozess die Opferanode 32 korrodiert wird. An der Opferanode 32 läuft eine Oxidation ab. Das unedlere Material der Opferanode 32 gibt über die Lauffläche 21 Elektronen an Akzeptoren ab, das Material der Opferanode 32 geht in Lösung, es löst sich langsam auf (daher der Begriff "Opferanode") und die Lauffläche 21 bleibt unangegriffen.Furthermore, at least one sacrificial anode 32 is provided which is intended to protect the running surface 21 from corrosion. By the term "sacrificial anode" it is meant that a material, for example a metal or a metallic compound is made available, which is more easily oxidized and is less noble than the material of the running surface 21 to be protected according to the electrochemical series of voltages More specifically, in the particular environment and operating conditions, the material of the sacrificial anode 32 must be less noble in its electrochemical behavior than the running surface 21, so that in a galvanic process the sacrificial anode 32 is corroded. Oxidation takes place at the sacrificial anode 32. The less noble material of the sacrificial anode 32 emits electrons to acceptors via the tread 21, the material of the sacrificial anode 32 goes into solution, it dissolves slowly (hence the term "sacrificial anode") and the tread 21 remains unaffected.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist die Opferanode 32 am Kolben 3 vorgesehen und als ringförmiges Band ausgestaltet, welches den Kolben 3 in Umfangsrichtung umschliesst. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn am Kolben 3 eine Umfangsnut 33 vorgesehen ist, welche sich über den gesamten Umfang des Kolbens 3 erstreckt und die Opferanode 32 aufnimmt. Die Umfangsnut 33 mit der Opferanode 32 ist auf der vom Brennraum 4 weiter entfernten Seite der Kolbenringe 31 - also darstellungsgemäss unterhalb der Kolbenringe 31 - vorgesehen.In the embodiment according to Fig. 1 the sacrificial anode 32 is provided on the piston 3 and designed as an annular band, which encloses the piston 3 in the circumferential direction. It may be advantageous if the piston 3, a circumferential groove 33 is provided which extends over the entire circumference of the piston 3 and the sacrificial anode 32 receives. The circumferential groove 33 with the sacrificial anode 32 is provided on the side of the piston rings 31 which is farther from the combustion chamber 4, that is to say below the piston rings 31, as shown.

Natürlich ist es auch möglich, die als ringförmiges Band ausgestaltete Opferanode 32 darstellungsgemäss oberhalb der Kolbenringe 31 anzuordnen, also auf der näher am Brennraum 4 gelegenen Seite, oder das ringförmige Band im Brennraum 4 vorzusehenOf course, it is also possible to arrange the ring shaped as a sacrificial anode 32 as shown above the piston rings 31, ie on the closer to the combustion chamber 4 side, or to provide the annular band in the combustion chamber 4

Fig. 2 zeigt eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels, bei welchem die Umfangsnut 33 zur Aufnahme der Opferanode 32 als Schwalbenschwanznut ausgestaltet ist. Fig. 2 shows a variant of the first embodiment, in which the circumferential groove 33 is configured to receive the sacrificial anode 32 as a dovetail groove.

Abweichend von den Varianten in Fig. 1 und Fig. 2 sind natürlich noch einige andere Varianten möglich, beispielsweise kann auf die Umfangsnut 33 verzichtet werden. Die Opferanode 32 kann dann als ringförmiges Band auf der Oberfläche des Kolbens 3 bzw. auf dem Kolbenhemd vorgesehen sein. Dazu kann die Opferanode 32 beispielsweise auf den Kolben 3 aufgeschweisst werden, oder als Manschette ausgestaltet sein, die auf den Kolben 3 aufgeschrumpft wird, oder als federelastisches Ringband oder als Spannring-Band ausgestaltet sein, welches den Kolben aufgrund seiner Federspannung umschliesst. Natürlich kann die Opferanode 32 auch segmentiert ausgestaltet sein. Ferner ist es möglich, die Opferanode als Schicht auf den Kolben 3 aufzuspritzen, beispielsweise mittels eines thermischen Spritzprozesses.Deviating from the variants in Fig. 1 and Fig. 2 are of course still some other variants possible, for example, can be dispensed with the circumferential groove 33. The sacrificial anode 32 may then be provided as an annular band on the surface of the piston 3 or on the piston skirt. For this purpose, the sacrificial anode 32 can be welded, for example, on the piston 3, or configured as a sleeve, which is shrunk onto the piston 3, or configured as a resilient annular band or as a clamping ring band, which encloses the piston due to its spring tension. Of course, the sacrificial anode 32 can also be configured segmented. Furthermore, it is possible to spray the sacrificial anode as a layer on the piston 3, for example by means of a thermal spraying process.

Bei alle diesen und ähnlichen Ausgestaltungen ragt die Opferanode 32 bezüglich der radialen Richtung -also senkrecht zur Längsachse A - über die Oberfläche des Kolbens heraus, allerdings höchstens so weit wie die Kolbenringe 31. Dadurch ist gewährleistet, dass die Opferanode 32 einerseits während des Betriebs ständig in Kontakt mit dem Schmierölfilm bleibt, dass sie aber andererseits nicht zu erhöhter Reibung oder erhöhtem mechanischen Verschleiss der Lauffläche 21 führt.In all of these and similar embodiments, the sacrificial anode 32 protrudes beyond the surface of the piston with respect to the radial direction -also perpendicular to the longitudinal axis A, but at most as far as the piston rings 31. This ensures that the sacrificial anode 32 on the one hand during operation constantly on the other hand, it does not lead to increased friction or increased mechanical wear of the tread 21 in contact with the lubricating oil film.

Während des Betriebs des Grossdieselmotors bilden die Opferanode 32, der Schmierölfilm und die Lauffläche 21 eine galvanische Zelle, deren Kathode die Lauffläche 21 ist und deren Anode die Opferanode 32 ist. Der Schmierölfilm auf der Lauffläche bildet den Elektrolyten. Die elektrische Verbindung zur Elektronenleitung zwischen der Opferanode 32 und der Kathode (Lauffläche 21) erfolgt über die metallischen Teile des Kolbens 3, des Zylinders 1 und der Wandung 2 bzw. der sie umgebenden Bauteile des Grossdieselmotors.During operation of the large diesel engine, the sacrificial anode 32, the lubricating oil film and the tread 21 form a galvanic cell whose cathode is the tread 21 and whose anode is the sacrificial anode 32. The lubricating oil film on the tread forms the electrolyte. The electrical connection to the electron line between the sacrificial anode 32 and the cathode (tread 21) via the metallic parts of the piston 3, the cylinder 1 and the wall 2 and the surrounding components of the large diesel engine.

Um die elektrische Leitfähigkeit für die Elektronen zu verbessern oder sie auch für solche Zustände aufrecht zu erhalten, bei denen sich durch Ablagerungen zwischen der Opferanode 32 und dem Kolben 3 eine elektrisch schlecht leitende oder isolierende Schicht ausbildet, ist die in Fig. 4 dargestellte Massnahme vorteilhaft. Hier ist zwischen der Opferanode 32 und dem Kolben 3 mindestens ein elektrisch leitfähiges Element 34 vorgesehen, welches einerseits im steten Kontakt mit der Opferanode 32 und andererseits im steten Kontakt mit dem Kolben 3 ist, sodass für alle Betriebszustände bzw. Betriebsbedingungen eine elektrische Verbindung zwischen der Opferanode 32 und dem Kolben 3 existiert, welche den Elektronenfluss von der Opferanode 32 über den Kolben 3 zur Lauffläche 21 ermöglicht. Bei der Variante gemäss Fig. 4 sind drei solche elektrisch leitenden Elemente 34 vorgesehen.In order to improve the electrical conductivity for the electrons or to maintain them even for such states in which forms by deposits between the sacrificial anode 32 and the piston 3 is an electrically poorly conductive or insulating layer, which is in Fig. 4 illustrated measure advantageous. Here, at least one electrically conductive element 34 is provided between the sacrificial anode 32 and the piston 3, which on the one hand in constant contact with the sacrificial anode 32 and on the other hand in constant contact with the piston 3, so that for all operating conditions or operating conditions, an electrical connection between the sacrificial anode 32 and the piston 3 exists, which allows the flow of electrons from the sacrificial anode 32 via the piston 3 to the tread 21. In the variant according to Fig. 4 three such electrically conductive elements 34 are provided.

Besonders bevorzugt sind diese elektrisch leitfähigen Elemente 34 - wie in Fig. 4 dargestellt - als Federelemente 34 ausgestaltet, welche die Opferanode 32 in Richtung der Lauffläche 21 vorspannen, also eine in Richtung auf die Lauffläche 21 gerichtete Kraft auf die Opferanode 32 ausüben. Dadurch wird ein ständiger Kontakt der Opferanode 32 mit dem Schmierölfilm sichergestellt.Particularly preferred are these electrically conductive elements 34 - as in Fig. 4 shown - designed as spring elements 34, which bias the sacrificial anode 32 in the direction of the tread 21, so exert a directed towards the tread 21 force on the sacrificial anode 32. This ensures continuous contact of the sacrificial anode 32 with the lubricating oil film.

Der Schmierölfilm im Grossdieselmotor kann unter bestimmten Betriebsbedingungen einen hohen Wasseranteil aufweisen, sodass er in solchen Fällen üblicherweise als Emulsion vorliegt. Bei dem Verbrennungsprozess im Brennraum 4 entstehen Rückstände, aus denen sich Säuren bilden können, beispielsweise Schwefelsäure H2SO4 oder schweflige Säure H2SO3. Diese dissoziieren in der Schmieröl-Wasser-Emulsion zu positiv geladenen H+-Ionen und negativ geladenen SO4 2-Ionen bzw. SO3 2-Ionen. Somit entstehen frei bewegliche Ionen, sodass die Schmieröl-Wasser-Emulsion zu einer elektrolytischen Lösung wird, die den galvanischen Prozess zwischen der Opferanode 32 und der Lauffläche 21 ermöglicht. Da die Opferanode 32 ein elektrochemisch unedleres Verhalten hat als die Lauffläche 21 aufweist, erfolgt der Korrosionsprozess an der Opferanode 32 und die Lauffläche 21 wird vor Korrosion geschützt.The lubricating oil film in the large diesel engine can under certain operating conditions have a high water content, so it is usually present in such cases as an emulsion. In the combustion process in the combustion chamber 4, residues are formed from which acids can form, for example sulfuric acid H 2 SO 4 or sulfurous acid H 2 SO 3 . These dissociate in the lubricating oil-water emulsion into positively charged H + ions and negatively charged SO 4 2- ions or SO 3 2- ions. This results in freely movable ions, so that the lubricating oil-water emulsion becomes an electrolytic solution, which allows the galvanic process between the sacrificial anode 32 and the tread 21. Since the sacrificial anode 32 has an electrochemically base behavior than the running surface 21, the corrosion process takes place at the sacrificial anode 32 and the running surface 21 is protected against corrosion.

Wesentlich ist hierbei, dass die Opferanode 32 so ausgebildet ist, dass sie ständig im Kontakt mit dem Elektrolyten, also dem Schmierölfilm, bleibt. Zudem muss die Opferanode 32 aus einem Material bestehen, dessen Oberfläche bei der existierenden Umgebung im Zylinder 1 nicht passiviert wird. So ist beispielsweise Chrom eher ungeeignet, weil es zumindest bei den Betriebsbedingungen im Grossdieselmotor sehr schnell oxidiert und somit eine Oberflächenschicht ausbildet, die passiviert ist.It is essential here that the sacrificial anode 32 is designed so that it constantly in contact with the electrolyte, so the lubricating oil film remains. In addition, the sacrificial anode 32 must be made of a material whose surface is not passivated in the existing environment in the cylinder 1. For example, chrome is rather unsuitable, because it is at least in the Operating conditions in the large diesel engine oxidized very quickly and thus forms a surface layer that is passivated.

Im Grossdieselmotor ist es heute üblich, dass die Wandung 2 bzw. die Liner aus Gusseisen hergestellt werden, folglich die Lauffläche 21 auch aus Gusseisen besteht. Als Material für die Opferanode 32 bieten sich dann insbesondere Aluminium, Zink und Magnesium sowie Legierungen der jeweiligen Metalle an. In nicht abschliessender Aufzählung kann die Opferanode 32 insbesondere bei einer Lauffläche 21 aus Gusseisen auch aus den folgenden Materialen bestehen: Aluminium mit fünf Gewichtsprozent Zink (Zn) sowie mit Indium; Mangnesium-Aluminium-Zink-Legierungen mit verschiedenen Zusammensetzungen; Legierungen mit verschiedenen Zusammensetzungen von Zink, Aluminium, Magnesium, Kupfer, Eisen, Titan, Indium, Blei, Cadmium, wobei nicht alle Elemente in der Legierung vorhanden sein müssen; Blei-Platin-Legierungen, Blei-Silber-Legierungen. Ferner sind Grafitanoden geeignet, MMO-Anoden (Mixed Metal Oxides) insbesondere mit Substraten, die aus Titan hergestellt sind; Anoden mit organischer Beschichtung. Auch handelsübliche Opferanoden sind geeignet wie beispielsweise die unter der Markenbezeichnung Aloline erhältliche Anode auf Aluminiumbasis oder die unter der Markenbezeichnung Zincoline erhältliche Anode auf Zink-Basis.In large diesel engine, it is common today that the wall 2 and the liner are made of cast iron, therefore, the tread 21 is also made of cast iron. As material for the sacrificial anode 32 then offer in particular aluminum, zinc and magnesium and alloys of the respective metals. In a non-exhaustive list, the sacrificial anode 32, in particular in a running surface 21 made of cast iron also consist of the following materials: aluminum with five weight percent zinc (Zn) and indium; Mangnesium-aluminum-zinc alloys with various compositions; Alloys with different compositions of zinc, aluminum, magnesium, copper, iron, titanium, indium, lead, cadmium, wherein not all elements must be present in the alloy; Lead-platinum alloys, lead-silver alloys. Further suitable are graphite anodes, MMO (Mixed Metal Oxide) anodes, in particular with substrates made of titanium; Anodes with organic coating. Commercially available sacrificial anodes are also suitable, such as the aluminum-based anode available under the trade name Aloline or the zinc-based anode available under the trade name Zincoline.

Wesentlich ist, dass die Opferanode 32 aus einem elektrochemisch unedleren Material ist als die Lauffläche 21, sodass die Opferanode 32 korrodiert wird. Da das Metall bzw. die metallische Verbindung mit dem unter den gegebenen Betriebsbedingungen unedleren elektrochemischen Verhalten stärker durch die Korrosion angegriffen wird, wird die Lauffläche 21 geschützt und ihre Lebensdauer erhöht. Hieraus resultieren geringere Wartungs- und Instandsetzungskosten.It is essential that the sacrificial anode 32 is made of an electrochemically less noble material than the tread 21 so that the sacrificial anode 32 is corroded. Since the metal or the metallic compound is more strongly attacked by the corrosion under the given operating conditions electro-electrochemical behavior, the tread 21 is protected and increases its life. This results in lower maintenance and repair costs.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Zylinders dargestellt. Von der Funktion her gleiche oder gleichwertige Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 und Fig. 2. Alle Erläuterungen, die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemacht wurden, gelten in analoger oder sinngemäss gleicher Weise auch für das zweite Ausführungsbeispiel.In Fig. 3 a second embodiment of a cylinder according to the invention is shown. Functionally identical or equivalent parts are provided with the same reference numerals as in Fig. 1 and Fig. 2 , All explanations that were made in connection with the first embodiment apply analogously or analogously to the same manner for the second embodiment.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Opferanode 32 als Schicht auf einem oder mehreren Kolbenringen 31 vorgesehen. Dabei ist zumindest die radial äussere Begrenzungsfläche des Kolbenrings - also diejenige, die der Lauffläche 21 zugewandt ist - mit einer Beschichtung versehen, welche als Opferanode 32 ausgestaltet ist, d.h. die Beschichtung weist ein elektrochemisches Verhalten auf, das unedler ist als das elektrochemische Verhalten der Lauffläche 21. Es können, müssen aber nicht alle Kolbenringe 31 mit einer Opferanode 32 versehen sein. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind drei der vier Kolbenringe 31 mit einer Opferanode 32 beschichtet.In the second embodiment, the sacrificial anode 32 is provided as a layer on one or more piston rings 31. In this case, at least the radially outer boundary surface of the piston ring - ie the one facing the tread 21 - provided with a coating which is configured as a sacrificial anode 32, ie, the coating has an electrochemical behavior that is less noble than the electrochemical behavior of the tread 21. It may, but not all piston rings 31 must be provided with a sacrificial anode 32. At the in Fig. 3 illustrated embodiment, three of the four piston rings 31 are coated with a sacrificial anode 32.

Die Opferanode 32 kann beispielsweise mittels eines thermischen Spritzprozesses auf den Kolbenring 31 aufgebracht werden.The sacrificial anode 32 can be applied to the piston ring 31, for example by means of a thermal spraying process.

Alternativ ist es natürlich auch möglich, den gesamten Kolbenring 31 als Opferanode 32 auszugestalten.Alternatively, it is of course also possible to design the entire piston ring 31 as a sacrificial anode 32.

Auch für das zweite Ausführungsbeispiel eignet sich in sinngemäss gleicher Weise die in Fig. 4 dargestellte Variante, bei welcher zwischen der Opferanode 32 - hier also dem oder den Kolbenring/en 31 - und dem Kolben ein elektrisch leitfähiges Element 34, insbesondere ein Federelement 34 vorgesehen ist.Also for the second embodiment is in a similar manner in the same way in Fig. 4 illustrated variant, in which between the sacrificial anode 32 - in this case the piston ring / s 31 - and the piston, an electrically conductive element 34, in particular a spring element 34 is provided.

In den Fig. 5 und 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Zylinders dargestellt. Von der Funktion her gleiche oder gleichwertige Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3. Alle Erläuterungen, die im Zusammenhang mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gemacht wurden, gelten in analoger oder sinngemäss gleicher Weise auch für das dritte Ausführungsbeispiel.In the Fig. 5 and 6 a third embodiment of a cylinder according to the invention is shown. Functionally identical or equivalent parts are provided with the same reference numerals as in Fig. 1 . Fig. 2 and Fig. 3 , All explanations that have been made in connection with the first and second embodiments apply analogously or analogously to the same manner for the third embodiment.

Fig. 5 zeigt den Zylinder 1 in einem Längsschnitt, analog zu den Fig. 1 bis 3, während Fig. 6 den Zylinder 1 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse A zeigt. Fig. 5 shows the cylinder 1 in a longitudinal section, analogous to the Fig. 1 to 3 , while Fig. 6 the cylinder 1 in a cross section perpendicular to the longitudinal axis A shows.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Opferanode 32 auf der Lauffläche 21 der Wandung 2 vorgesehen. Es sind insgesamt acht Opferanoden 32 vorgesehen (siehe Fig. 6), die über den Umfang der Lauffläche 21 verteilt sind. Die Opferanoden 32 sind jeweils als stabförmige Elemente ausgestaltet, welche sich durch die Wandung 2 hindurch bis auf die Lauffläche 21 erstrecken. Die Opferanoden 32 schliessen jeweils bündig mit der Lauffläche 21 ab.In the third embodiment, the sacrificial anode 32 is provided on the running surface 21 of the wall 2. There are a total of eight sacrificial anodes 32 are provided (see Fig. 6 ), which are distributed over the circumference of the tread 21. The sacrificial anodes 32 are each configured as rod-shaped elements which extend through the wall 2 through to the running surface 21. The sacrificial anodes 32 each terminate flush with the running surface 21.

Diese Ausführungsform kann realisiert werden, in dem zunächst in der Wandung 2 bzw. im Liner Bohrungen angebracht werden und dann die stabförmigen Opferanoden 32 in die Bohrungen eingeführt und gegebenenfalls fixiert werden.This embodiment can be realized by first mounting holes in the wall 2 or in the liner and then inserting the rod-shaped sacrificial anodes 32 into the bores and, if necessary, fixing them.

Die Opferanoden müssen narürlich nicht alle bezüglich der durch die Längsachse A festgelegten axialen Richtung auf der gleichen Höhe angeordnet sein. Es sind zahlreiche Anordnungen möglich, die Opferanoden 32 über den Umfang und die Höhe der Lauffläche 21 anzuordnen. Je nach Anwendungsfall kann der Fachmann eine günstige Verteilung der Opferanoden 32 über die Lauffläche 21 ermitteln. Beispielsweise können die Opferanoden 32 jeweils etwa mittig zwischen zwei bezüglich der durch die Längsachse A festgelegten axialen Richtung oder bezüglich der Umfangsrichtung benachbarten Schmieröleinlässen vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend ist es möglich -so wie in Fig. 5 dargestellt - die Opferanoden 32 am Brennraum 4 anzuordnen - also darstellungsgemäss oberhalb des Kolbens 3, wenn dieser sich in seinem oberen Umkehrpunkt befindet.Of course, the sacrificial anodes need not all be arranged at the same height with respect to the axial direction defined by the longitudinal axis A. Numerous arrangements are possible to arrange the sacrificial anodes 32 over the circumference and height of the tread 21. Depending on the application, the skilled person can determine a favorable distribution of the sacrificial anodes 32 over the running surface 21. For example, the Sacrificial anodes 32 are each provided approximately centrally between two with respect to the axial direction defined by the longitudinal axis A or with respect to the circumferential direction of the adjacent lubricating oil inlets. Alternatively or additionally, it is possible - as in Fig. 5 represented - the sacrificial anodes 32 to be arranged on the combustion chamber 4 - ie according to the representation above the piston 3, when this is in its upper reversal point.

Eine Variante des in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiels besteht darin, anstelle der stabförmigen Opferanoden ein ringförmiges Band als Opferanode 32 vorzusehen, welches sich vorzugsweise über den gesamten inneren Umfang der Wandung 2, also in Umfangsrichtung über die gesamte Lauffläche 21, erstreckt, analog zu der in Fig 1 für den Kolben 3 gezeigten Ausführungsform. Natürlich eignen sich auch Segmente eines ringförmigen Bands als Opferanoden.A variant of in Fig. 5 and Fig. 6 illustrated third embodiment is instead of the rod-shaped sacrificial anodes provide an annular band as a sacrificial anode 32, which preferably extends over the entire inner circumference of the wall 2, ie in the circumferential direction over the entire tread 21, analogous to that in Fig. 1 for the piston 3 shown embodiment. Of course, segments of an annular band are also suitable as sacrificial anodes.

Es versteht sich, dass natürlich auch Kombinationen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich sind, z. B. Ausführungsformen, bei denen sowohl auf der Lauffläche 21 als auch am Kolben 3 Opferanoden 32 vorgesehen sind, oder Ausführungsformen, bei denen sowohl auf den Kolbenringen 31 als auch am Kolbenhemd - also insbesondere am Kolben 3 unterhalg der Kolbenringe 31 - Opferanoden 32 vorgesehen sind.It is understood that, of course, combinations of the embodiments described here are possible, for. B. Embodiments in which sacrificial anodes 32 are provided both on the tread 21 and the piston 3, or embodiments in which sacrificial anodes 32 are provided both on the piston rings 31 and on the piston skirt - ie in particular on the piston 3 unterhalg the piston rings 31 ,

Claims (15)

Zylinder für einen Grossdieselmotor mit einer Wandung (2), deren Oberfläche eine Lauffläche (21) bildet und mit einem Kolben (3), der entlang der Lauffläche (21) hin und her bewegbar angeordnet ist und einen Brennraum (4) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Opferanode (32) vorgesehen ist, welche so angeordnet ist, dass sie die Lauffläche (21) vor Korrosion schützt.Is cylinder for a large diesel engine comprising a wall (2) whose surface forms a running surface (21) and having a piston (3) along the running surface (21) back and forth movably arranged, and a combustion chamber (4) is limited, characterized in that in that at least one sacrificial anode (32) is provided, which is arranged so as to protect the running surface (21) from corrosion. Zylinder nach Anspruch 1, wobei die Opferanode (32) am Kolben (3) vorgesehen ist.A cylinder according to claim 1, wherein the sacrificial anode (32) is provided on the piston (3). Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Opferanode (32) als ringförmiges Band ausgestaltet ist, welches den Kolben (3) in Umfangsrichtung umschliesst.Cylinder according to claim 1 or 2, wherein the sacrificial anode (32) is designed as an annular band, which encloses the piston (3) in the circumferential direction. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei am Kolben (3) eine Umfangsnut (33) vorgesehen ist, in welcher die Opferanode (32) angeordnet ist.Cylinder according to one of the preceding claims, wherein on the piston (3) a circumferential groove (33) is provided, in which the sacrificial anode (32) is arranged. Zylinder nach Anspruch 4, wobei die Umfangsnut (33) als Schwalbenschwanznut ausgestaltet ist.Cylinder according to claim 4, wherein the circumferential groove (33) is designed as a dovetail groove. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kolben (3) mehrere Kolbenringe (31) aufweist und mindestens ein Kolbenring (31) als Opferanode (32) ausgestaltet ist.Cylinder according to one of the preceding claims, wherein the piston (3) has a plurality of piston rings (31) and at least one piston ring (31) is designed as a sacrificial anode (32). Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Opferanode (32) über mindestens ein elektrisch leitfähiges Element (34) mit dem Kolben (3) verbunden ist, insbesondere über ein elektrisch leitfähiges Federelement (34), welches die Opferanode (32) in Richtung der Lauffläche (21) vorspannt.Cylinder according to one of the preceding claims, wherein the sacrificial anode (32) via at least one electrically conductive element (34) is connected to the piston (3), in particular via an electrically conductive spring element (34), which the sacrificial anode (32) in the direction the tread (21) biases. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kolben (3) mehrere Kolbenringe (31) aufweist und wobei die Opferanode auf der vom Brennraum (4) weiter entfernten Seite der Kolbenringe (31) vorgesehen ist.Cylinder according to one of the preceding claims, wherein the piston (3) has a plurality of piston rings (31) and wherein the sacrificial anode is provided on the side of the piston rings (31) farther from the combustion chamber (4). Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Lauffläche (21) des Zylinders (1) mindestens eine Opferanode (32) vorgesehen ist.Cylinder according to one of the preceding claims, wherein on the running surface (21) of the cylinder (1) at least one sacrificial anode (32) is provided. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Opferanode (32) in der Wandung (2) des Zylinders (1) vorgesehen ist und sich bis auf die Lauffläche (21) erstreckt.Cylinder according to one of the preceding claims, wherein the sacrificial anode (32) is provided in the wall (2) of the cylinder (1) and extends up to the running surface (21). Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei mehrere Opferanoden (32) vorgesehen sind, die über den Umfang der Wandung (2) des Zylinders (1) verteilt sind.Cylinder according to one of the preceding claims, wherein a plurality of sacrificial anodes (32) are provided, which are distributed over the circumference of the wall (2) of the cylinder (1). Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Opferanode (32) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, oder aus Zink oder einer Zinklegierung besteht.Cylinder according to one of the preceding claims, wherein the sacrificial anode (32) consists of aluminum or an aluminum alloy, or of zinc or a zinc alloy. Zylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Opferanode (32) aus Grafit besteht.A cylinder according to any one of the preceding claims wherein the sacrificial anode (32) is graphite. Zylinder nach einem der vorrangehenden Ansprüche, bei welchem die Opferanode (32) aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung besteht.A cylinder according to any preceding claim, wherein the sacrificial anode (32) is magnesium or a magnesium alloy. Grossdieselmotor mit einem Zylinder, der gemäss einem der vorangehenden Ansprüche ausgestaltet ist.Large diesel engine with a cylinder, which is designed according to one of the preceding claims.
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