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Zylinder für Kolbenmaschinen mit Schlitzsteuerung.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder für Kolbenmaschinen mit Schlitzsteuerung, insbesondere für im Zweitakt arbeitende, schnellaufende Flugmotoren, bei denen der Kolben in einer in einem Kühlmantel eingezogenen Zylinderbüchse läuft, die an den Dichtungsstellen für die zwischen Büchse und Mantel gebildeten Kühlräume mit nach diesen Räumen zu offenen Taschen versehen ist.
Es ist bekannt, die Abdichtung gegen die Kühlflüssigkeit durch Gummiringe vorzunehmen.
Diese Abdichtungsart hat sich insbesondere an den den Schlitzen benachbarten Dichtungsstellen nicht bewährt. Bekanntlich ist der mit den Schlitzen versehene mittlere Teil des Zylinders bei Zweitaktmaschinen stets wechselnden Temperaturen unterworfen, da er abwechselnd von den heissen Auspuffgasen und der kalten Spülluft bestrichen wird. Die Gummiringe müssen daher häufig ausgewechselt werden, was ein Herausziehen der Büchse nötig macht. Auch wird durch die Gummiringe der Zylinderdurchmesser und damit das Gewicht der Maschine vergrössert, was besonders für Flugmotoren von Bedeutung ist, da die Gummiringe mit drei Viertel ihrer Dicke in den Ringflansch der Tasche eingelassen sein müssen.
Damit vergrössern sich auch die übrigen Abmessungen des Zylinders, insbesondere auch des Büchsenflansches, was eine erhebliche Gewichtszunahme bedeutet und die Kühlung der Büchse im Oberteil beeinträchtigt.
Anderseits hat man bei Viertaktmaschinen schon die Laufbüchse eingepresst, unmittelbar anliegend an den Kühlmantel, um eine gute metallische Berührung zwischen Büchse und Mantel zu erhalten und dadurch einen wirksamen Wärmeübergang zu sichern. Man kennt jedoch die Schwierigkeiten, die gerade bei. passend eingepressten Büchsen infolge von Deformationen bei Erwärmung im Betriebszustand auftreten, die sich in Form von Undichtheiten zwischen den Gasstutzen und den Wasserräumen äussern.
Schliesslich hat man, um die Nachteile dieser Abdichtungsart zu vermeiden, die Zylinderbüchsen mit starren Ringwänden versehen, die mit der Buchse durch dünnwandige, elastische Böden verbunden sind, zum Zwecke, dem Zylinder freie Beweglichkeit gegenüber dem Kühlmantel zu sichern. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, dass gerade die bei Flugmotoren mit kurzen Pleuelstangen besonders hohen Seitendrücke des Kolbens auf die Laufbüchse durch die elastischen, dünnwandigen Bodenteile der Ringflächen gar nicht aufgenommen werden können, dass also, mit andern Worten, die Laufbüchsen nicht hinreichend gut abgestützt sind.
Gemäss der Erfindung sind diese Übelstände bei guter Abdichtung der Kühlräume dadurch vermieden, dass die Ringwände durch einen starren Boden mit der Laufbüchse verbunden sind, welcher eine einwandfreie Abstützung der Laufbüchse gewährleistet. An diesen Boden schliessen sich die taschenbildenden Ringwände an, die durch besondere Massnahmen elastisch ausgebildet sind. Diese Ringwände erweitern sich an ihrem äusseren Umfange von der Wurzel an leicht kegelförmig auf einen Durchmesser, der etwas grösser ist als der Durchmesser des Kühlmantels und legen sich deshalb infolge ihrer Elastizität beim Einfahren in die zylindrischen Auflageflächen des Kühlmantels mit Spannung an dieselben an.
Hiedurch ist an den Dichtungsstellen der Hubräume eine rein metallische Dichtung geschaffen, durch die nicht nur der bekannte Nachteil der Gummiringe vermieden ist, nämlich die ständige Wartung und häufige Erneuerung besonders im Bereich der Schlitze, sondern auch eine wesentliche Verkleinerung der Abmessungen des Zylinders und damit seines Gewichtes ermöglicht
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wird, was für Flugmotoren von ganz besonderer Bedeutung ist. Durch die Erfindung also ist insbesondere für einen Flugmotor ein leichter, gut gekühlter und betriebssicherer Zylinder geschaffen, der nur einen kleinen Raumbedarf hat.
Dabei werden die bei Flugmotoren mit kurzen Pleuelstangen besonders hohen Seitendrücke des Kolbens auf die Laufbüchse durch den starren Boden der Tasche aufgenommen und auf den Mantel übertragen, so dass die Büchse gut abgestützt ist. Dagegen versehen die elastisch gehaltenen Ringwände ausschliesslich die Abdichtung.
Die Elastizität der Ringwand der Taschen wird noch erhöht, wenn die Ringwände an der Wurzel mit Ringnuten versehen sind und sie sich an ihrem inneren Umfange nach der freien Kante hin verjüngen.
Um auf der gleichen Büchse mehrere Abstützungen und Abdichtungen der beschriebenen Art anbringen zu können, werden die zylindrischen Auflageflächen des Kühlmantels der in der Einsetzrichtung der Büchsen aufeinanderfolgenden Taschen mit abnehmendem Durchmesser abgestuft.
Auf der Zeichnung ist ein mit der erfindungsgemässen Abdichtung versehener Zylinder einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Schlitzsteuerung im Längsschnitt dargestellt.
In den Kühlmantel a ist bei der dargestellten Ausführungsform die aus Stahl bestehende Büchse b
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Büchse b mit Schlitzen il versehen, durch welche die Verbrennungsrückstände in die Auspuffleitung e austreten bzw. die Spülluft in den Zylinder eintritt. Zwischen den Schlitzen il verbleiben die Stege/.
Zu beiden Seiten der Auspuffleitung e ist der Mantel a mit Aussparungen g versehen, die bei eingesetzter Büchse b die ringförmigen Kühlräume bilden, durch welche die Kühlflüssigkeit hindurehgeführt wird.
Die Kühlflüssigkeit tritt durch die Öffnung h am unteren Ende des Mantels a ein und durch die Öffnung i
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Die Büchse b ist beim dargestellten-Ausführungsbeispiel an, drei Stellen mit Taschen k versehen, deren äussere Ringwände m annähernd axial gerichtet und elastisch sind. Diese Taschen k sind so vorgesehen, dass sie nach den Kühlräumen g hin offen sind. Der Boden der Taschen k, also der Übergangsteil zwischen den Ringflanschen 1n und der Büchse b, ist starr. Die obere Tasche k ist also nach oben hin abgeschlossen, die beiden darunterliegenden Taschen schliessen sieh an die Enden der Stege 1 an, sie sind also nach der Auspuffleitung e hin abgeschlossen. Den Taschen entsprechend ist der Mantel a mit Auflagerfläehen n versehen.
Die Ringwände m nehmen zur Erhöhung ihrer Elastizität von ihrer Wurzel aus nach der freien
Kante zu durch Vergrösserung des Innendurchmessers in ihrer Stärke etwas ab. Ferner ist dicht unterhalb der Wurzel der Ringwände m eine Ringnut o vorgesehen, so dass an der Wurzel eine schwache
Stelle entsteht, durch welche die Elastizität der Ringwände noch weiter erhöht wird.
Um das Einsetzen der Büchse b in den Mantel a zu erleichtern, ist der Durchmesser der mittleren Auflagerfläche n kleiner als der Durchmesser der obersten Auflagerringfläehe und der Durchmesser der untersten Fläche etwas kleiner als der Durchmesser der mittleren Fläche. An der Aussenseite sind die Ringwände m von den Ringnuten aus nach der freien Kante zu etwas kegelförmig ausgebildet, - so dass an der Kante der Aussendurchmesser grösser ist als der Durchmesser der entsprechenden Auflagerringflächen n.
Wird daher die Büchse b in den Mantel a eingesetzt, so legen sich die Ringwände m, die etwas nach innen durchfedern müssen, mit einem gewissen Anpressungsdruck (Vorspannung) auf die Auflagerflächen n des Mantels a und dichten dadurch die Kühlräume g nach aussen hin auf dem ganzen Umfange gut ab. Die Federung der Ringwände m ist durch die Ringnuten o so weich gemacht, dass beim Einsetzen der Büchse b in den Mantel a eine Formänderung der Lauffläche c für den Kolben nicht eintreten kann. Beim Betriebe werden die hohen Seitendrüeke des Kolbens auf der Büchse b durch den starren Boden der Taschen aufgenommen.
Am unteren Teil des Zylinders ist bei der dargestellten Ausführungsform der Kühlraum g durch eine Stopfbüchse p üblicher Bauart nach aussen hin abgedichtet, es kann aber auch an die Stelle dieser Stopfbüchse eine Tasche k treten.
In den Stegen t sind axiale Kanäle r vorgesehen, die in das Innere der sich anschliessenden Taschen k münden. Dadurch sind die beiden Kühlräume g miteinander in Verbindung gesetzt.
Durch die Auflagerung der Büchse b auf dem Mantel a an mehreren Stellen ist auch eine gute Abstützung der Büchse gegen seitliche Drücke geschaffen, die von den sich an die Taschen anschliessenden Ringteilen der Büchse aufgenommen werden.
Um bei Brennkraftmaschinen mit stehendem Zylinder zu verhindern, dass sich in der obersten Tasche Dampf bildet, ist erfindungsgemäss am oberen Ende des Zylinders bei der dargestellten Ausführungsform noch ein zweiteiliger Ring s, S2 so eingebaut, dass er die Austrittsöffnung i für die Kühlflüssigkeit gegen den oberen Kühlraum abdeckt, aber diese beiden Räume so miteinander in Verbindung setzt, dass die Kühlflüssigkeit bis auf den Grund der obersten Tasche k gelangen kann. Der Ring sl, S2 stützt sich auf einer Schulter t des Gehäuses a ab und ist so lang, dass er tief in die Tasche k hineinragt.
Dadurch ist zwischen dem Ring und der Büchse b ein Ringkanal u und zwischen dem Ring und der Ringwand m ein Ringkanal v gebildet. Die Kühlflüssigkeit muss also aus dem oberen Kühlraum g durch den Ringkanal u hindurch, um den Ring sI, herum und durch den Ringkanal v strömen, bevor sie in die Austrittsöffnung i gelangen kann. Es durchspült die Kühlflüssigkeit die obere Tasche k auf ihrer ganzen Tiefe, so dass sich dort kein Dampf bilden kann.
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bevor die Ringwand m in das Gehäuse a eintritt. Es bedarf daher für den Ring si, s'keiner weiteren Befestigungsmittel.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zylinder für Kolbenmaschinen mit Schlitzsteuerung, insbesondere für Flugmotoren, bei dem die gekühlte Zylinderbüchse an den Dichtungsstellen für die zwischen Büchse und Kühlmantel gebildeten Kühlräume mit nach diesen Räumen zu offenen Taschen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Taschen durch einen starren Flansch gebildet wird, welcher die Büchse in der Bohrung des Kühlmantels zentriert und abstützt, während die die Taschen (k) bildenden Ringwände (m) elastisch sind und sich an ihrem äusseren Umfange von der Wurzel ;. n leicht kegel-
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wände nach dem Einsetzen federnd an dem Mantel anliegen.