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Kolbenring Die bisher gebräuchlichen, als einteilige Sprengringe ausgebildeten
Kolbenringe haben den Nachteil, daß sie nicht mit gleichmäßigem Druck an der Zylinderwand
anliegen. Im Bereich der Ringfuge ist der durch Verdichtung und Explosion erhöhte
Anlagedruck wesentlich größer als auf der der Fuge gegenüberliegenden Ringseite.
Als Folge hiervon tritt eine ungleichmäßige Abnutzung der Zylinderwand und eine
ungleichmäßige Abdichtung längs des Ringumfanges ein.
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Um diese Nachteile zu beheben, hat man bereits vorgeschlagen, Kolbenringe
aus mehreren Ringstücken. zusammenzusetzen, die durch untergelegte Federn, vorzugsweise
wellenförmige Blattfedern, nach außen gedrückt werden. Hierbei bereitet aber die
Abdichtung des Ringes im Bereich der Stoßstellen, zwischen den Ringstücken gewisse
Schwierigkeiten. Da die Ringstücke ein gewisses Spiel sowohl in radialer Richtung
als auch in Umfangsrichtung haben müssen, tritt es leicht ein, daß die Ringstücke
in Umfangsrichtung einseitig aneinandergeschoben werden und an einer Stoßstelle
eine Fugenvergrößerung eintritt, die wiederum eine ungleichmäßige Anpressung des
Ringes an die Zylinderwand nach sich zieht.
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Hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen. Sie bezieht sich auf einen
mehrteiligen Kolbenring, der über seinen Umfang aus mehreren mit Federn unterlegten
Ringstücken zusammengesetzt ist, und kennzeichnet .sich dadurch, daß die Ringstücke
an je zwei zusammenliegenden Enden der Länge nach in gleicher Weise T- oder U-förmig
gestaltet sind und mit Einsatzstücken von U- oder T-förmigem Querschnitt zusammenliegen,
die die Stoßstellenausschnitte ausfüllen. Diese Gestaltung ergibt eine gleichmäßige
Fugendichtung an allen Stoßstellen, ohne dabei die Beweglichkeit der Ringstücke
in der Umfangsrichtung zu beeinträchtigen.
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Um die Fugendichtung an den Stoßstellen zu verbessern, können. die
Einsatzstücke mit über ihre
Längsstege bzw. -schenken hinausragenden
Ansätzen" versehen sein, mit denen sie die Ringstücke in zugeordneten Ausnehmüngen
der Ringunterkante untergreifen.
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Die die Ringstücke nach- außen drückenden Federn können aus wellenförmigen
Blattfedern bestehen und neuerungsgemäß so angeordnet und bemessen sein, daß sie
über die Länge der Ringstücke reichen, mit ihrem mittleren Wellental festgelegt
sind und mit ihren Enden entweder gegen die Einsatzstücke drücken oder ohne mittlere
Befestigung mit ihren Enden an der Innenfläche der Ringstücke befestigt sind. Im
letzteren Falle ist es besonders einfach, wenn die Feder jedes Ringstückes mit ihren
Enden ,in an der Innenseite des Ringstückes an dessen Enden angebrachten unterschnittenen
Kerben eingreift: In letzterem Falle kann die Wirkung noch durch eine zweite der
Wellenfeder unterlegte, aber glatte Blattfeder verbessert werden, die gleichfalls
mit ihren Enden in die Kerben des Ringes eingreift.
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Versuche haben ergeben, daß Motoren, deren Zylinder und Kolben bereits
so weit abgenutzt wären, daß sie einer Generalreparatur (Ausschleifen des Zylinders
usw.) hätten unterzogen werden müssen, nach Einsatz der erfindungsgemäßen Kolbenringe
wieder ohne Ausschleifen des Zylinders gebrauchsfähig waren und eine :gute Kompression
und normalen Schmierölverbrauch zeigten, so daß die Generalreparatur überflüssig
war: So hat sich bei einem Versuch auch gezeigt, daß bei einem Wägen, der bei ioo
km Fahrt bereits infolge Abnutzung der Zylinderflächen, der Kolben und Kolbenringe
einen Schmierölverbrauch von 6 kg hatte, nach Einsetzen der erfindungsgemäßen Kolbenringe
der Schmierölverbrauch pro ioo km auf 6 bis 8 dkg herabsank und die Leistung des
Motors hinsichtlich -Kompression usw. normal war.
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Bei Verwendung zweier oder mehrerer je aus einem Wellental und zwei:
Wellenbergen bestehender, im Wellental am Ringstück befestigter Blattfedern für
jedes Ringstück hat es sich als zweckmäßig erwiesen, jede Feder aus, zwei oder mehreren
übereinanderliegenden dünnen Lamellen von nach innen zu abnehmender Länge zu bilden,
so daß sich ihre Widerstandskraft entsprechend ihrer zunehmenden. Durchbiegung,
ähnlich wie bei Waggonfedern, erhöht.
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Die in üblicher Weise zwischen den Druckringen _ angeordneten Schmierringe
sind erfindungsgemäß ebenso wie die Druckringe in zwei öder mehrere Ringstücke zerlegt,
die unter der Einwirkung von Blattfedern der angegebenen Art und Anordnung stehen.
Bei den Schmierringen sind Überlappungen der ineinanderstoßenden Enden nicht notwendig.
Erfindungsgemäß sind aber die Schmierringe selbst und auch ihre Blattfedern mit
Durchbrechungen zum Durchgang des Schmiermittels versehen.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen Ausführungsbeispielen
schematisch dargestellt.
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Fig. i zeigt eine Draufsicht auf zwei gleich große, zweiteilig mit
um 9o° versetzten Fugen aufeinanderliegende Kolbenringe nach der Erfindung, Fig.
2 einen Schnitt nach I-1 der - Fig. i- -in größerem Maßstabe mit Anordnung des Dopgelringes
in der Nut des Kolbens; Fig. 3 zeigt einen vierteiligen Kolbenring nach der Erfindung
in Ansicht n iit Verbindung der Enden der Ringstücke nach den Fig. q bis 7 und mit
vier - Doppelwellenfedern; Fig. q. bis 7 zeigen in größerem Maßstabe die Verbindung
der Kolbenringstückenden mittels eines T-Einsatzstückes in Draufsicht, Schnitt nach
der Linie II-II der Fig. q., Schaubild des Einsatzstückes und Seitenansicht, - Fig.
8 bis io eine andere mittels eines U-Einsatzstückes in Draufsicht, Seitenansicht
und Schaubild; " ' Fig. ii zeigt die Hälfte eines zweiteiligen Kolbenringes finit
einer Doppelfeder, die aus einer über den -ganzen Umfang des Ringstückes reichenden
glatten Feder und aus einer Wellenfeder besteht, mit Stützung der Federenden in
Kerben der Ringhälfte, Fig. 12 die Hälfte eines sechsteiligen Kolbenringes mit einer
Ausführungsform der Federn aus verschieden langen 'Lamellen, Fig. 13 und 14 endlich
veranschaulichen einen zweiteiligen Kolbenring aus Wellenfedern wie in Fig.3, jedoch
mit Ölnut am Unifang des Ringes und mit Durchbrechungen im Ring und in den Federn
für den Durchtritt des Öles in Stirnansicht und Schnitt nach der Linie III-III der
Fig. i3.
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Wie aus Fi.g. i und 2 ersichtlich ist, besteht der in einer Kolbennut
liegende Ring aus zwei gleich: großen, zweiteiligen Ringen i, 2 bzw. 3, q., die
so übereinanderliegen, daß ihre Stoßfugen um 9o° zueinander- versetzt sind. An der
Innenfläche der Ringstücke befestigte, wellenförmige Blattfedern 6 pressen die Ringteile
nach außen an die Zylinder-,vand. Da die Ringe dicht aufeinanderliegen, kann ihre
Dicke bloß die Hälfte eines normalen Kolbenringes sein, so daß sie-an Stelle eines
solchen ohne eine Umänderung der-Kolbennuten in diesen angebracht werden können.
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In den Fig. 3 bis i i ist eine Reihe besonders zweckmäßiger Ausführungsformen
geteilter Kolbenringe mit Andruckfedern und Überläppungen an den Verbindungsenden
der Teile dargestellt. Der Kolbenring besteht aus vier Teilen i' bis ¢', deren Enden
sich in radialer und axialer Richtung, z. B. mittels eigener Einsatzstücke 5, "überlappen
und die mit je einer Doppelwellenfeder 6' versehen sind. Das Einsatzstück 5 kann
beispielsweise die in den Fig. q. bis 7 oder die in den Fig: 8 bis io dargestellte
Ausführungsform haben. In den ersteren ist es im Querschnitt T-förmig (Fig. 5 und
6), -in letzteren U-förmig (Fig: io). Jedes der Kolbenringstückenden weist bei der
Verbindung nach den Fig. q. bis 7. einen radialen Einschnitt 7 (Fig. q.) auf, durch
den zwei Zungen 8 entstehen. In die Ein- i schnitte 7 greift der' radiale Steg 9
des T-förmigen Einsatzstückes 9; io ein (Fig. 4 bis 7). Der Fuß oder T-Balken io
dieses T-Querschnittes -kommt -in eine periphere Unterschneidung z i (Fig. 7) der
Ringstückenden r2, 13 zu liegen. Der Fuß io des -T-Querschnittes kann allenfalls
beiderends mit
Lappen 1o über den Steg 9 hinausreichen (Fig. 6 und
7), um die sonst an den Stegenden verbleibende radiale Durchtrittsfuge für das gespannte
Treibmedium zu verdecken. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 bis 1o haben die
Enden der Ringstücke nur je eine mittlere Zunge 14, welche bei den aneinanderstoßenden
Zungen dann von außen her durch ein gemeinsames U-förmiges Einsatzstück 15 von der
Innenseite :des Kolbenringes her umfaßt und in radialer wie in axialer Richtung
abgedichtet werden. Auch hier können vorstehende Endlappen 16 des Fuß- oder Verbindungsteiles
des U-Querschnittes für den Abschluß radialer Durchtrittsfugen an den Enden der
U-Schenkel 17 (Fig.ro) sorgen. Statt der Einsatzstücke könnten auch entsprechende
Ausbildungen analoger Art an den Kolbenringstückenden selbst vorgesehen sein, doch
ist die Herstellung der Einsatzstücke technologisch einfacher und vorteilhafter.
Die Fixierung der Einsatzstücke beim zusammengestellten Ring erfolgt zweckmäßig
durch die sich gegen sie stützenden Enden der Druckfedern (Fig.3).
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In den Fig. i1 und 1.2 sind die erwähnten Überlappungsverbindungen
einfachheitshalber nicht dargestellt, ohne daß jedoch auf deren Anwendung auch in
diesen und anderen Fällen erfindungsgemäßer Kolbenringe verzichtet wird.
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Nach Fig. 1i besteht die Doppelfeder 18, r9 aus der glatten Feder
18 und aus der Wellenfeder r9 mit mehreren Berg- und Wellentälern. Beide Federn
erstrecken sich hier über den ganzen Ringteil 2o und greifen, sich gegenseitig in
ihrer Wirkung unterstützend, mit ihren Enden in Kerben 2r an der Innenseite des
Kolbenringstückes 2o ein. Sie können an einer oder mehreren Stellen miteinander
verbunden 'sein.
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Die glatte Feder und die Wellenfeder können sich allenfalls auch über
beide Ringhälften, also über den ganzen Umfang des Kolbenringes, erstrecken, %vobei
die Ringteile mit den Federn fest verbunden werden müssen.
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Fig. 12 gibt an einem sechsteiligen Ring ein Bild der beispielsweisen
Anordnung von waggonfederartig ausgebildeten Blattfedern mit übereinanderliegenden,
gegen die Kolbenringmitte an Länge abnehmenden Federlamellen 25, 26 und 27.
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Ölringe nach Fig. 13, 14 sind nach der Erfindung ebenfalls mit Andrückfedern
versehen und geteilt. Ihr Charakteristikum sind, außer den angeführten Merkmalen,
die Ölnut 22 am Umfang, radiale Durchbrechungen 23 für das Schmiermittel und die
demselben Zweck dienenden Löcher 24 in den Abdruckfedern 6.