DE823075C - Kolbenringabdichtung fuer Kolben von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

• Kolbenringabdichtung für Kolben von Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft Dichtungseinrichtungen für die Kolben von Verbrennungsmotoren, bei welchen ein geschlitzter Kolbenring in der Kehle eines im Querschnitt U-förmigen, nicht geschlitzten lZingelements gelagert ist, das in einer Ausdrehung des Kolbens in radialer Richtung verschiebbar ist, wobei Mittel zur Herbeiführung dieser Verschiebung des Ringelements vorgesehen sind.
• Gemäß der Erfindung wird das nichtgeschlitzte, im Querschnitt U-förmige Ringelement durch zwei flache Ringe gebildet, von denen jeder einen inneren, sich über etwas weniger als i8o° erstreckenden Vorsprung aufweist, der beim Zusammenfügen dieser beiden Ringe diametral gegenüber zum anderen Vorsprung zu liegen kommt und jeweils in eine vorsprunglose Zone des anderen Ringes eingreift, wobei die zwischen den Schenkeln des U-förmigen Ringelements gebildete Ausnehmung (Kehle) zwei geschlitzte Kolbenringe aufnimmt, zwischen denen Federn vorgesehen sind, welche die Kolbenringe in axialer Richtung gegen die Schenkel des U-förmigen Ringelements pressen und gleichzeitig die das Ringelement bildenden Teilringe gegen die zugeordneten Wandteile der Kolbenausdrehung drücken. Die Erfindung umfaßt ferner noch Mittel zum Verhindern einer Verdrehung des genannten Ringelements in der Kolbenausdrehung, Mittel zur Verhinderung einer Verdrehung der Kolbenringe in der Kehle des erwähnten Ringelements und Mittel um die beiden Teile des Ringelements in zueinander entgegengesetzte Richtungen zu drücken. Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt Abb. i den teilweisen Längsschnitt durch einen mit der erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung ausgestatteten Kolben, Abb. 2 einen Längsschnitt nach der Linie 11-II der Abb. i, Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie 111-III der Abb. i, Abb. 4 in verkleinertem Maßstab eine Draufsicht auf einen der Teile des Doppelringelements der erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung, Abb. 5 eine Seitenansicht hierzu, Abb. 6 eine Seitenansicht der zusammengefügten Teilringe, Abb. 7 in stark verkleinertem Maßstab einen der Kolbenringe der Dichtungseinrichtung, Abb. 8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der Abb. 7, Abb:9 eine der ringförmigen Federn der Dichtungseinrichtung, Abb. io einen Querschnitt der Linie X-X der Abb. 9, Abb. i i einen flachen Ring, welcher zwischen die Federn gemäß Abb. 9 eingelegt wird, Abb. 12 einen Querschnitt nach der Linie XII-XII der Abb. i i, Abb. 13 ein weiteres Element der Dichtungseinrichtung in Draufsicht und Abb. 14 eine Seitenansicht hierzu.
• Gemäß den Abb. i bis 3 ist der Kolben i eines Verbrennungsmotors oder eines Kompressors mit einer Eindrehung 2 versehen, in welcher die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung so' gelagert ist, daß sie eine Radialverschiebung zuläßt. Diese Einrichtung umfaßt ein im Querschnitt U-förmiges Ringelement, das durch zwei flache, vorzugsweise aus leichtem und widerstandsfähigem Metall, z. B. einer schmiedbaren Aluminiumlegierung, hergestellten Ringe 4 und 5 gebildet ist, von denen jeder einen inneren Vorsprung 6 aufweist, der sich auf einen Kreisbogen über nicht ganz 18o0 erstreckt. Diese Ringe sind derart zusammengefügt, daß der Vorsprung des Ringes 4 diametral gegenüber jenem des Ringes 5 zu liegen kommt, wobei er in eine vorsprunglose Zone des genannten Ringes 5 eingreift und umgekehrt. Auf diese Weise wird ein Ringelement mit einer Kehle 7 gebildet, wie dies in Abb.6 dargestellt ist, welche den Zusammenbau der beiden Ringteile zeigt.
• In der Kehle 7 sind Seite an Seite zwei geschlitzte Kolbenringe 8 und 9 (Abb. 7 und 8) gelagert, von denen jeder eine ringförmige Ausdrehung io besitzt, in welcher eine Feder i i in Form eines geschlitzten Ringes (Abb. 9 und io) zu liegen kommt, der aus dünnem Stahlblech hergestellt und so gestaltet ist, daß er eine leichte Konizität aufweist. Ein flacher gleichfalls aus dünnem Blech hergestellter Ring ist zwischen die Federn i i eingelegt. Die Federn i i, welche mit ihrem Innenrand auf dem Ring 2i liegen, wirken dabei elastisch, und zwar gleichzeitig in axialer und radialer Richtung. Die Elastizität dieser Federn überlagert sich einerseits der Elastizität der Kolbenringe 8 und 9, wodurch diese zuverlässig gegen die Innenwand des Arbeitszylinders gedrückt werden, während andererseits zufolge der geringen Dicke der Federn im Verhältnis zu ihrer Breite, ihre Konizität sich verstärkt, wenn sich die den Schlitz bildenden Endteile der Federn einander nähern, wie dies durch die Zusammenziehung der Kolbenringe nach dem Einführen derselben in den Arbeitszylinder der Fall ist. Diese Erhöhung der Konizität hat zur Folge, daß die Kolbenringe in axialer Richtung auseinanderbewegt werden, um diese elastisch in Kontakt mit den benachbarten Wandteilen der Ringe4 und 5 zu halten und außerdem einen innigen Kontakt zwischen diesen Ringen mit den Seitenwandteilen der Kolbeneindrehung herzustellen, wodurch eine gute Abdichtung gewährleistet wird. Die Wirkung der Federn in axialer Richtung verhindert außerdem jegliches Schlagen der Kolbenringe und der Teilringe des Ringelements gegen die benachbarten Wandteile, trotz der hin und her gehenden Bewegung des Kolbens im Zylinder.
• Der zwischen die Federn i i eingelegte flache Ring 21 soll verhindern, daß unter der Wirkung der axialen Pressung dieser Federn zwischen den Kolbenringen, nicht eine der Federn eine gegensinnige Konizität erhält, wodurch die elastische Wirkung der Federn auf die Kolbenringe ausgeschaltet wäre.
• Die Ringe 4 und 5 werden in der Ausdrehung 2 des Kolbens gegen jede Drehbewegung durch zwei Stifte 12 gesichert, die am Grund der genannten Ausdrehung, und zwar an Punkten befestigt sind, die in einer durch die Kolbenachse gehenden Ebene liegen, wobei der Kopf dieser Stifte zwischen die gegenüberliegenden Endflächen 13 der Vorsprünge 6 an den Ringen 4 und 5 eingreifen (Abb. 1, 3, 4 und 6).
• Andererseits sind die in der Ausdrehung 2 des Kolbens gelagerten Ringe 4 und 5 in radialer Richtung dem Druck von Federn 14 ausgesetzt, von denen jede zwischen dem Grund der Ausdrehung und der Innenfläche des Vorsprunges 6 des zugehörigen Teilringes angeordnet ist. Jede der Federn 14 weist in ihrer Mitte einen Zapfen 15 auf, welcher durch eine Öffnung 16 in der Mittelzone des Vorsprunges 6 des Ringes 4 bzw. 5 durchtritt(s. Abb. 5), wobei das Ende des Zapfens 15, sofern es der Querschnitt der Kolbenringe erlaubt, in eine Öffnung eingreift, die entweder durch zu beiden Seiten des Kolbenringschlitzes angeordnete Ausnehmungen 17 (Abb.7) oder durch den Kolbenringschlitz selbst gebildet wird.
• Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung der Elemente der Dichtungseinrichtung wird der Schlitz jedes der Kolbenringe durch den äußeren Rand des anliegenden Teilringes dauernd überdeckt, so daß bei einer Vergrößerung des Kolbenringschlitzes infolge Abnutzung des Zylinders (Ovalwerden) oder des Kolbenrings, dieser Teilring als Kolbenring wirkt und die vollständige Dichtung des Kolbens aufrechterhält. Die zur Herstellung der Ringe 4 und 5 verwendete schmiedbare Aluminiumlegierung stellt ein Metall dar, welches nicht nur widerstandsfähiger ist als Guß, sondern diesem gegenüber auch einen kleineren Reibungskoeffizienten aufweist. Außerdem besitzen die aus dieser Legierung hergestellten Ringe eine große Wärmeleitfähigkeit, welche die Wärmeabfuhr aus dem Kolben nach der gekühlten Zylinderwand begünstigt.
• Zur Anbringung der erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung auf dem Kolben i ist dieser an seinem oberen Ende, und zwar oberhalb der Eindrehung 2 mit einem Gewindeteil 18 kleineren Durchmessers versehen, auf welchem ein Haltering i9 für die Dichtungsgarnitur aufgeschraubt ist und dabei durch eine Schraube 20 fixiert wird.
• Die mit den Federn i i und dem Zwischenring 21 versehenen Kolbenringe 8 und 9 können vorteilhafterweise gleichzeitig auch verwendet werden, um die normalen Ausdrehungen des Kolbens auszufüllen, wie dies in den Abb. i und 2 bei 22 gezeigt ist. In diesem Falle muß der Ring 21 ebenso wie die Federn geschlitzt sein, um das Einführen in die Ausdrehung des Kolbens zu ermöglichen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dichtungseinrichtung für die Kolben von Verbrennungsmotoren, bei welcher ein geschlitzter Kolbenring in der Kehle eines im Querschnitt U-förmigen, nichtgeschlitzten Ringelements gelagert ist, das in einer Ausdrehung des Kolbens in radialer Richtung verschiebbar ist, wobei Mittel zur Herbeiführung dieser Verschiebung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht geschlitzte, U-förmige Ringelement durch zwei flache Ringe (4, 5) gebildet ist, von denen jeder einen inneren sich über etwas weniger als i8o° erstreckenden Vorsprung (6) aufweist, der beim Zusammenfügen dieser beiden Ringe diametral gegenüber zum anderen Vorsprung zu liegen kommt und jeweils in eine vorsprunglose Zone des anderen Ringes eingreift, daß in der durch diese Ringe gebildeten Kehle (7) zwei geschlitzte Kolbenringe (8, 9) untergebracht sind, zwischen denen Federn (i i) wirken, welche in axialer Richtung die Kolbenringe gegen die Flansche des U-förmigen Ringelements und ' diese wieder gegen die anliegenden Flächen der Kolbenausdrehung (2) pressen, wobei Mittel (12, 15) vorgesehen sind, welche die Winkelverdrehung der nichtgeschlitzten Ringelemente gegenüber der Kolbenausdrehung und der Kolbenringe gegenüber der sie aufnehmenden Kehle verhindern und daß zwischen dem Grund der Kolbenausdrehung (2) und der gegenüberliegenden Fläche der Vorsprünge (6) der nichtgeschlitzten Ringelemente (4, 5) Federn (14) eingebaut sind,. welche die Ringelemente samt den benachbarten Kolbenringen gegeneinander in diametral entgegengesetzten Richtungen verschieben.
2. 2. Dichtungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß am Grund der Kolbenausdrehung an diametral gegenüberliegenden Stellen Stifte (12) befestigt sind, welche in die zwischen den Endflächen (13) der Vorsprünge (6) der Ringelemente (4, 5) gebildeten Unterbrechungen eingreifen und so die Ringelemente gegen ein Verdrehen in der Kolbenausdrehung sichern.
3. 3. Dichtungseinrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Kolbenringen vorgesehenen Federn (ii) durch geschlitzte, aus dünnem Stahlblech hergestellte Ringe gebildet werden, die mit einer gewissen Konizität ausgestattet sind.
4. 4. Dichtungseinrichtungnach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Form von geschlitzten Ringen ausgebildeten Federn (ii) in ringförmigen Ausnehmungen (io) an den gegenüberliegenden Flächen der Kolbenringe (8, 9) gelagert sind.
5. 5. Dichtungseinrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Federn (i i) der Kolbenringe (8;, 9) ein flacher, aus dünnem Blech hergestellter Ring (21) eingelegt ist.
6. 6. Dichtungseinrichtung'nach'den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden das U-förmige Ringelement bildenden Ringe (4, 5) in zueinander diametral entgegengesetzten Richtungen durch Blattfedern (14) gedrückt werden, die zwischen dem Grund der Kolbenausdrehung (2) und dem Vorsprung (6) jedes der Ringe angeordnet sind, wobei jede Feder in ihrer Mitte einen Zapfen (15) aufweist, welcher durch eine in der Mittelzone des zugeordneten Ringvorsprunges (6) vorgesehenenöffnung(16) tritt und zwischen die den Schlitz bildenden Endteile (17) des zugehörigen Kolbenringes (8 bzw. 9) eingreift.
7. 7. Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daB die das U-förmige Ringelement bildenden Ringe (4, 5) vorzugsweise aus einer schmiedbaren Aluminiumlegierung hergestellt sind.