DE1001068B - Kolbenring - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist ein Kolbenring, also ein Element zur Abdichtung zwischen einem Zylinder und einem darin gleitenden Kolben, beispielsweise bei Brennkraftmaschinen oder Kolbenpumpen.

Kolbenringe kann man in Nuten entweder des Kolbens oder des Zylinders einlegen. Im ersteren Fall gleiten sie mit ihrer freien, über die Nut hinausragenden Stirnseite auf der Zylinderlaufbahn, im letzteren Fall auf dem Kolbenmantel.

Es ist bekannt, Kolbenringe durch den Druck des abzudichtenden Mediums, bei Brennkraftmaschinen also der Brenngase, zusätzlich zu der Federung des Ringes an die Zylinderwand anzupressen. Bei den üblichen Kolbenringen mit rechteckigem Querschnitt wirkt der Gasdruck meistens nur in den beiden Umkehrpunkten des Kolbens und ist von den Spielen zwischen Kolbenringflanke und Nutenflanke abhängig. Bei Kolbenringen mit L-förmigem Querschnitt werden die Brenngase hinter den an der Zylinderwand anliegenden Schenkel geleitet, wodurch dieser zusätzlich an die Zylinderwand angepreßt wird. Bei derartigen L-förmigen Ringen kann das Brenngas ständig hinter den Axialschenkel treten. Diese L-förmigen Ringe sind aber nicht elastisch genug, um sich allen Unebenheiten der Zylinderwand anpassen zu können. Auch neigen sie häufig zu vorzeitigem Brechen. Der Raum zwischen dem Axialschenkel und dem Kolbenmantel neigt dazu, sich mit Ölkohle oder anderen Verbrennungsrückständen vollzusetzen, wodurch die Beweglichkeit des Ringes beeinträchtigt oder gänzlich verhindert wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines aus Stahl, Gußeisen, Bronze, sonstigen Nichteisenmetallen oder aus Kunststoffen bestehenden Kolbenringes, bei dem der Druck des abzudichtenden Mediums die Anpreßkraft des Ringes bestimmt oder mitbestimmt, bei dem jedoch die geschilderten Nachteile der bekannten Kolbenringe nicht auftreten.

Der erfmdungsgemäße Kolbenring besitzt zu diesem Zweck einen im Querschnitt kreisrunden Rückenteil und einen an diesen anschließenden Stegteil, der in Richtung zu dem abzudichtenden Raum geneigt ist. Die Stirnseite des Stegteiles bewirkt, unterstützt durch den Druck des abzudichtenden Mittels, die Abdichtung, und zwar dergestalt, daß der auf den Stegteil einwirkende Druck des abzudichtenden Mittels als Anstellkraft wirksam wird, die die Stirnseite des Kolbenringes an der Zylinderwandung bzw. bei in Nuten des Zylinders eingesetzten Ringen an dem Kolbenmantel zur dichtenden Anlage bringt. Der kreisrunde Rückenteil des Ringes liegt in einer ebenso profilierten Nut des Kolbens oder Zylinders. Der Kolbenring stützt sich einerseits mit der Stirnfläche seines Stegteiles an der Zylinderlaufbahn bzw. am Kolbenring

Anmelder:

Goetzewerke Friedrich Goetze
Aktiengesellschaft, Burscheid bei Köln

Dipl,-Ing. Max Adolf Müller, Köln,

und Dipl.-Ing. Wolfgang Glaser, Burscheid bei Köln,

sind als Erfinder genannt worden

Kolbenmantel und andererseits mit seinem runden Rückenteil im Grund der den Ring aufnehmenden Nut ab. Nuten zur Aufnahme von Kolbenringen mit halbkreisförmig abgerundetem Nutengrund sind an sich bekannt. Diese Nutenform soll bei den bekannten Konstruktionen aber lediglich einen günstigeren Wärmefluß im Kolben herbeiführen und eine Kerbbeanspruchung des Kolbens durch einen scharfkantigen Nutengrund verhindern.

Der Kolbenring gemäß der Erfindung kann sowohl geschlitzt als auch ungeschlitzt ausgeführt werden. Seine Wirkungsweise und seine Vorteile sind in beiden Fällen die gleichen.

Der Stegring weist erfindungsgemäß an der dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite eine Hohlkehle auf. Es ist auch möglich, den Ring nicht aus Vollmaterial auszubilden, sondern ihm ein geöffnetes Hohlprofil zu geben, wobei die Öffnung praktisch eine vergrößerte Hohlkehle darstellt bzw. in die Hohlkehle übergeht.

Die Abdichtung ist so ausgebildet, daß im ruhenden Zustand der Stegring nicht fest an dem abzudichtenden Teil, der Zylinderwand oder dem Kolbenmantel anliegt. Beim Auftreten eines Druckes preßt sich dann der Stegring fest an, wobei sich der Dichtungsring um den Mittelpunkt des Rückenteiles dreht, so daß die Stirnseite des Stegteiles entsprechend den wirkenden Kräften fest angedrückt wird. Durch den entstehenden Gegendruck wird der Ring mit seinem kreisrunden Rückenteil gegen den entsprechend abgerundeten Grund der Nut gedrückt.

Durch die erfindungsgemäße Abdichtung wird erreicht, daß die axialen Spiele der Ringe in ihren Nuten sehr gering werden. Hierdurch wird die Kolbentemperatur erniedrigt, da das Ringspiel beträchtlichen Einfluß auf die Wärmeleitung vom Kolben in die Kolbenringe, von denen die Wärme an den Zylinder weitergeleitet wird, hat.

609 766/235

Bei entsprechend dünnwandiger Ausführung des abgerundeten Bingteiles versucht der Gasdruck od. dgl. den Ring auseinanderzusperren. Dies hat einerseits eine Vergrößerung des Ringdurchmessers und andererseits des runden Profildurchmessers zur Folge. Bei Verwendung genügend elastischen Materials werden damit die Anlagekräfte noch weiter erhöht, was zur zusätzlichen Verbesserung der Abdichtung führt.

Die Drehung des Ringes um seine Profilachse unter der Wirkung des Gas- bzw. Öldruckes und die dadurch im Rückenteil des Ringes erzeugte Spannung bewirkt neben der kräftigen Anlage beim Arbeitshub eine sehr geringe Anlage bei entgegengesetztem Lauf, wodurch die Reibungskräfte, die bei den bisherigen Abdichtungen infolge der Ringspannung ständig wirken, wesentlich vermindert werden. Sie treten nur dann auf, wenn von dem Ring die abdichtende Wirkung erfordert wird.

Wenn in beiden Bewegungsrichtungen eine Abdichtung erzielt werden soll, ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die einzelnen Ringe mit ihren geneigten Stegringen abwechselnd bzw. gruppenweise nach der einen oder anderen Seite weisend anzuordnen.

Der erfindungsgemäße Abdichtungsring kann sich der Unrundheit und Konizität des Zylinders bzw. des Kolbens infolge seiner Elastizität gut anpassen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungen von Ringen an einem Kolben im Ruhezustand des Kolbens,

Fig. 4 bis 6 die gleichen Ringe im Betriebszustand des Kolbens,

Fig. 7 eine abwechselnde Anordnung von Ringen an einem Kolben zur Abdichtung nach zwei Seiten.

Gemäß Fig. 1 und 4 ist in einer kreisrunden Nut 2 des Kolbens ein Massivring 3 angeordnet, der mit seinem kreisrunden Rücken 4 in der entsprechend ausgebildeten Nut 2 liegt. An den Rückenteil 3 schließt ein Stegteil 5 an, der in Richtung zum abzudichtenden Raum geneigt ist. Der Stegteil 5 ragt im Ruhezustand um einen geringen Betrag aus der Nut 2 hervor. Die Fläche der Stirnseite 6 des Stegteiles 5 bewirkt die Abdichtung. Eine Hohlkehle 7 ist an der Seite des Ringes 3 vorgesehen, die dem abzudichtenden Raum zugekehrt ist.

Gemäß Fig. 2, 3, 5 und 6 besitzt der Kolbenring 8 ein geöffnetes Hohlprofil, dessen Öffnung 13 eine vergrößerte Hohlkehle darstellt bzw. mit der Hohlkehle verbunden ist.

Bei Einsetzen der Ringe 3, 8 in Nuten des Kolbens bildet der Rückenteil 4 des Ringes die Innenseite der Dichtung und besitzt den kleinsten Durchmesser; bei in Nuten des Zylinders eingesetzten Ringen hat der Rückenteil des Ringes den größten Durchmesser.

In Fig. 7 ist eine vollständige Ringbestückung in einem Kolben 1 dargestellt. Der oberste Ring, dessen Stegteil 5 dem Kompressionsraum zugekehrt ist, wirkt als Kompressionsring, die beiden anderen Ringe, deren Stegteile 5 dem Kurbelraum zugekehrt sind, arbeiten als ölabstreif- bzw. Ölregulierringe.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kolbenring, dadurch gekennzeichnet, daß er einen im Querschnitt kreisrunden Rückenteil (4) und einen an diesen anschließenden Stegteil (5) besitzt, der in Richtung zum abzudichtenden Raum geneigt ist, wobei die Stirnseite (6) des Stegteiles, unterstützt durch den Druck des abzudichtenden Mittels, die Abdichtung bewirkt, und zwar dergestalt, daß der auf den Stegteil (5) einwirkende Druck des abzudichtenden Mittels als Anstellkraft wirksam wird, die die Stirnseite (6) des Kolbenringes an der Zylinderwandung zur dichtenden Anlage bringt.

2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stegteil (5) an der dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite eine Hohlkehle (7) aufweist.

3. Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring als ein zum abzudichtenden Medium hin geöffnetes Hohlprofil ausgebildet ist.

4. Mit Ringen nach den Ansprüchen 1 bis 3 ausgestattete Kolbenabdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (3, 8) mit ihren Stegteilen (5) abwechselnd nach der einen oder anderen Richtung geneigt in den Kolben eingebaut sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 147 205, 461593, 671.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen