Holbenlidernng für Brennpulvermotoren. Die bei Ölmotoren gebräuch liohe Kolben- Iiderung vermittelst übergestreifter. federn der Kolbenringe ist für Brennkraftmaschi- nen für pulverförmige Brennstoffe nicht geeignet.
Die Veibrennungsgase enthalten feste, mineralische Brennpulverrückstände aus dem Verbrennungsvorgange, welche im Betrieb eine schnelle Abnutzung der Kol benringe verursachen. Diese Abnutzung wird rasch so gross, dass sich die Kolben ringe, die sich immer an die innere Zylin derwand andrücken, an ihren Stossfugen nicht mehr überdecken und dadurch nicht mehrdicht halten.
Umfassende Forschungen an ausgeführ ten Kohlenstaubmotoren haben ergeben, dass die Asche des Kohlenpulvers in der Afa- schine hauptsächlich dadurch zwischen die Ringe gerät, dass die Kalbenringe undicht sind' und die durchströmenden Undichtig- keitsgase vom Arbeitsraum solche Asche zwischen die Kolbenringe und die Zylin derwand hineinfegen. Bei den bekannten, ge wöhnlichen,
einfachen Ringen mit Überlap- pung am Stoss treten dabei so hohe Geschwin digkeiten der Undichtigkeitsgase an den überlappten Stossstellen auf, dass tiefe Gru ben in die Zylinderwand, in den Kolben und in den jeweils darunter liegenden Ring ge blasen werden.
Die Undichtigkeitsgase werfen die mit gerissene Schlacke und Asche wie ein Sand strahlgebläse durch solche Kolbenringfugen.
Kolben und Kolbenringe an Kohlenstaub- maschinen müssen nicht nur abdichten wie bei Ölmaschinen, sondern noch die unver meidlich stets in kleinen Mengen eintretende Kohlenpulverasche tot reiben, ihr möglichst schnell die ,Schleiffähigkeit nehmen, da durch, dass, wie beim Einschleifen von Häh nen der Einschleifschmirgel die Asche zer drückt, zerrieben und zermahlen, also von einem grösseren Anfangskorn möglichst bald auf eine ganz kleine Korngrösse gebracht wird.
Dieses Zermahlen kann aber nur dann erfolgen, wenn die zwischen Kolben und Zylinderwand eintretende Asche nicht schnell durchgefegt wird, sondern nur lang- sa.m eintreten kann. Beim schnellen Durch- fegen treten Blasriefen in der Zylinderwand und Kolbenwand auf, durch deren Erwei terung in immer steigendem Masse Asche durchgefegt wird, so dass ein Dauerbetrieb kaum zu erreichen ist.
Wenn aber die Asche teilchen auf feines Korn zerrieben werden, bilden sie mit Schmieröl eine dickliche, schwarze Schmiermasse von grösserer Zähig keit als das Schmieröl allein im Anfang be sessen hat, Diese Schmiermasse dichtet bes ser als reines Öl, kann aber nur dann zwi schen Zylinderwandl und Kolben zum Schmieren gebraucht werden, wenn die Ascheteilchen :auf ganz kleine, unschädliche Körnchen zerdrückt und zerrieben sind.
Die Grösse derselben muss kleiner sein, als. die Filmdicke der Schmierschicht, also kleiner, alis die Ölhaut :dick ist, die sich trotz dem Darüberschleifen der Kolbenringeauf !der Zy- lind lerwand im Betrieb:e erhält.
Dann schwim men gewissermassen die Ascheteilchen in dem flüssigen Schmieröl und können nur die eine der beiden Metallwände, nicht aber mehr gleichzeitig beide berühren, welche durch jene 0lfilm:dicke im Betriebe getrennt gehal ten werden.
Durch Versuchsforschungen über mehrere Jahre wurden diese Verhältnisse bei den verschiedenen Kohlensorten studiert und erkannt, dass diese Schwierigkeit und die Abnutzung in wirtschaftlich sehr befrie- ,digendler Weise :dadurch beseitigt werden, dass in jede Kolbennut zwei Ringe neben einander mit gegeneinander versetzten Stoss fugen eingelegt werden, so dass die Kolben nut bei den :Stossfugen durch einen vollen Ring abgedeckt ist.
Zwei Ringe verschiedener Konstruktion sind. bisher nur in Dampfmaschinen, Gas- und Ölmotoren und Pumpen nebeneinander in eine Kolbenringnut eingelegt worden, aber nicht an Kohlenstaubmotoren. Dies beweisen die Veröffentlichungen über :die bisherigen Kohlenstauhmotoren. Darauf sind auch zum grössten Teil die bisherigen Misserfolge an Kohlenstaubm.aschinen zurückzuführen.
Der Erfinder kam nämlich auf viel verwickel- tere Kolbendichtungen, zum Beispiel .durch Flüssigkeitsabdichtung, und mühte sich vergeblich, auf diesem Wegeden Kolben ab zudichten und, den Verschleiss einzuschrän ken.
Zwei Ringe nebeneinander anzuwenden, laig für den Fachmann durchaus nicht nahe, weil im Gegensatz zur späteren Erfahrung zu vermuten war, .dass infolge der .doppelten Reibflächenbreite an der Zylinderwand durch die Kolbenasche :die Zylinderseele ,doppelt so rasch albgenutzt werden .müsste: erst die Versuche des Erfinders zeigten, dass überraschenderweise gerade das Gegenteil .davon der Fall ist.
Die Zeichnung .zeigt in den Fig. 1-3 die sandstrahlgebläseartige Wirkung der Un- dichtigkeitsgase bei der gebräuchlichen Kol- benliderung. Die übrigen Figuren betreffen Ausführungsbeispiele der Kolbenliderung gemäss der Erfindung..
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kolbenkopf mit Ringen gewöhnlicher Art, Fig. 2 die Kolbenringstösse nach Fig. 1, Fig. .3 einen Aufriss eines Einzelringes nach Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Kol- benkopf mit der Li8erung gemäss :
der Erfin dung, Fig. 5 einen Aufriss eines Ringpaares nach Fig. 4, ; Fig. 6 :ein Kolbenringpaar, .der Deutlich keit halber etwas auseinander genommen, Fig. 7, 8 und 9 zeigen Ausführungsbei sipiele von Ringpaaren, mit einer Begren zung der Federung im Querschnitt.
In Fig. 1-3 blasen :die aschehaltigen Verbrennungsgase durch die erste Stossfuge a', in den Ringraum d hinter :dem Kolbenring b und von dort durch die naheliegende, zweite Stossfuge a." mit fast unverminderter Fegwirkung in den Ringraum g, der durch die Differenz von Kalbendurehmesser und Zylinderbohrung bedingt ist.
An der Um lenkstelle (c) an :der Zylinderwand schleifen die Undichtigkeitsgase jene eigenartigen Höhlungen c in die Zylinderwiiind, wie sie Fig. 2 bei .drei im Kolben aufeinanderfol- genden Ringen in einer Ansicht von vorn zeigt. Die Blaswirkung nimmt nach dem Pas sieren jedes Ringes b .ab, so dass auch die Aushöhlungen c kleiner werden.
N a ah Fig. 4 und 5 sind in jeder Kolben nut d nebeneinander zwei Kolbenringe <I>b'</I> und b" mit versetzten Stossfugen a. eingelegt. Das Verdrehen .der Kolbenringe<I>b'</I> und<I>b"</I> gegeneinander und das Drehen in der Nut <I>d</I> ist durch Anschlagstifte<I>f</I> verhindert.
Die durch die Stossfuge a' des jeweils ersten Kalbenringes b' (Feg. 4) hindurch fegenden, asthehaltigen Verbrennungsabgase finden bei ihrem Austritte bei<B>d</B>" den Weg -durch den vollen Querschnitt des in der glei chen Nut liegenden, zweiten Ringes b" ver sperrt.
Sie müssen hinter und zwischen den Ringen b' und b" einen beträchtlichen Weg bis zur zweckmässig um den halben Kolben umfang versetzten .Stossfuge a"' des zweiten Ringes b" zurücklegen, um durch diese bei a"" in den Zwischenraum g zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ringpaaren eintreten zu können.
Auf diesem langen Wege wird die Kraft und Geschwindigkeit der durch fegenden Aschengase beträchtlich vermin- dert. Si besitzen beim Austritte aus der Stossfuge a<B>....</B> des zweiten Kolbenringes <I>b"</I> nicht mehr eine derart starke Blaswirkung, dass die mitgeführten, festen Aschenteilchen solche Höhlungen c (Feg. 1 und 2) im Kol ben und in der Zylinderwand ausarbeiten können.
Fig. 6 zeigt eine andere Art, die Ringe am Verdrehen zu hindern. Der eine Ring jedes Ringpaares besitzt an seiner ebenen, -dem andern Ringe zugewendeten Fläche eine Nase i, die in eine entsprechende Aus sparung k bei der Überlappungsfuge des an dern Ringes eingreift. Ausserdem besitzt der eine Ring .an seiner Aussenseite eine ähn liche Nase 1, die in einer Aussparung des Kolbens liegt.
Durch die Nasen i mit den Aussparungen k wird das Verdrehen der beiden Ringe eines Ringpaares gegenein ander verhütet, während die in der Kolben- aussparung liegende Nase l das ganze Ring paar im Kolben am Verdrehen hindert. Die Nasen<I>i</I> und l können aus dem vollen Ring materia1 ausgearbeitet oder eingesetzt wer ,den und durch Löten, Schweissen oder Nie ten mit edlem Ring verbunden sein.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 sind an jedem Ring zwei Sicherungsnasen c angeordnet, welche in Aussparungen k des andern Ringes zu beiden Seiten seiner Stoss stelle a eingreifen.
Die Aussparungen k sind etwas breiter als die Nasen i und gestatten bei der allmählichen Abnutzung .der Ringe im Betriebe deren feiderndes Auseinander spreizen und Andrücken an die Zylinder wand, bis die Innenflanken k' nach Zurück legen des Weges<I>w</I> an die Nasen<I>i</I> des Gegen ringes anstossen. Dann verhindern .die Nasen i ein weiteres Ausdehnen ,
des Gegenringes und entlasten so die Zylinderwand von dem starken Anpressungsdruck der Kolbenringe. Die Ringe haben sich bis dahin gut in den Zylinder eingelaufen und halten nun auch ohne weitere Eigenfederung in den meisten Fällen völlig dicht.
Weil .der starke Anpres- sungsdruck der Kolbenringe an die Zylinder- wand. jetzt fortfällt, nutzen sieh Zylinder tm.d Ringe nach Erreichung dieser Einlauf- stellung nicht mehr wesentlich ab.
Durch diese begrenzte Förderung der Ringe wird auch verhütet, dass bei geringer überlappung die Ringe sich nach der Abnutzung so weit ausdehnen, dass die Überdeckung verloren geht und .die Fugen a', a" einen quer durch- laufenden, freien Spalt bilden.
Nach Fig. 8 stossen die beiden Ring enden der Ringe b', b" an .der Stossstelle ge gen eine Nase des andern Ringes, die bis zur gegenüberliegenden Wand der Kolben nut reicht.
Nach Fig. 9 ist diese Nase nur halb so hoch wie der Ring breit und die Ringenden sind abgesetzt und bilden miteinander eine Stossfuge a.
Zweckmässig sind bei einem Kolben 3-5 Paar Kolbenringe vorgesehen, und zwar etwa 3 Paar bei schnellgehenden Kolben bis 300 mim Durchmesser und etwa 5 bei lang sam gehenden Kolben und grösserem Durch messer (über 300 mm).