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Abdichtung zwischen dem Gehäuse einer Kolbenbrennkraftmaschine und
einem mit dem Arbeitskolben verbundenen Laufrohr Die Erfindung betrifft eine Abdichtung
zwischen dem Gehäuse einer Kolbenbrennkraftmaschine und einem mit dem Arbeitskolben
verbundenen Laufrohr für die Flüssigkeitskühlung des Kolbens, wobei die Abdichtung
ein das Laufrohr umschließendes, quer zur Laufrohrachse bewegliches stulpenförmiges
Element mit an die Stulpe anschließendem, senkrecht zur Stulpenachse stehendem ebenem
Teil aufweist.
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Bei Kolbenbrennkraftmaschinen bestehen Schwierigkeiten mit der Abdichtung
der der Kühlmittelzufuhr und Ableitung dienenden Rohre, insbesondere da diese Rohre
außer einer Bewegung in Achsenrichtung noch eine gewisse Bewegung senkrecht dazu
ausführen. Das ist besonders dann der Fall, wenn die Rohre direkt im Kolben befestigt
sind. Der Kolben muß nämlich im Zylinder ein gewisses Spiel aufweisen und bewegt
sich innerhalb dieses Spieles während seiner Aufundabbewegung quer zu seiner Achsenrichtung.
Die bisher an dieser Stelle verwendeten Stulpendichtungen mußten mit ihrer Stulpe
diese Rohrbewegung aufnehmen, was in gewissen Fällen zu Schwierigkeiten führte,
wie z. B. einer raschen Abnutzung der Stulpe bzw. einer rasch eintretenden Undichtheit
der Dichtung.
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Die Erfindung hat die Schaffung einer Abdichtung zum Ziel, bei welcher
zur Beseitigung der erwähnten Schwierigkeiten die Stulpe des stulpenförmigen Elementes
von den seitlichen Bewegungen entlastet wird und die Aufnahme dieser seitlichen
Bewegungen auf einen für diesen Zweck geeigneteren Teil des Elementes verlegt wird,
nämlich auf den an die Stulpe anschließenden, senkrecht zur Stulpenachse stehenden,
ebenen Teil. Das wird dadurch erreicht, daß der ebene Teil des stulpenförinigen
Elementes mit dem dem Laufrohr zugewandten Bereich auf der Stirnfläche einer das
Laufrohr mit geringem Spiel umfassenden, senkrecht zur Achse des Laufrohres beweglichen
Büchse befestigt ist und mit dem über die Stirnfläche hinausragenden Bereich auf
einer ebenen Dichtungsfläche des Maschinengehäuses verschiebbar aufliegt.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt F i g. 1 den Teilquerschnitt eines
Zweitaktdieselmotors, bei welchem die Erfindung Anwendung findet, F i
g. 2 die Dichtung der Rohre für das Kühlmittel bei einem Motor nach F i
g. 1 in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 ein Detail aus F i
g. 2 mit einer Stulpendichtung in nochmals vergrößertem Maßstab.
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In F i g. 1 sind im Kolben 1 des Motors 2 Laufrohre
3 -befestigt, die, der Zufuhr und Ableitung von flüssigem Kühlmittel, z.
B. Wasser,. dienen. Die Laufrohre 3 führen durch im Maschinengehäuse 4 befestigte
Dichtungen 5 in eine rohrförmige Kammer 6,
in welcher ein Rohr
7 für die Zufuhr durch Einspritzen und ein entsprechendes Rohr für die
Ab-
leitung des Kühlwassers angeordnet sind. Die gezeichnete Kolbenbrennkraftmaschine
ist zudem von der Art, bei welcher die Kolbenstange 10 durch eine Dichtung
11 in einer Trennwand 12 führt, welche den Kurbelraum 13 von einem
unterhalb des Zylinders befindlichen Luftraum 14 trennt. Der Luftraum enthält die
zur Spülung bzw. Aufladung des Zylinderraumes erforderliche Luft mit Überdruck gegenüber
der Atmosphäre.
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In F i g. 2 ist in vergrößertem Maßstab die Dichtung
5 aus F i g. 1 dargestellt. Diese besteht aus einem auf der Trennwand
12 befestigten mehrteiligen Gehäuse, 20, in welchem Büchsen 21, 21 a als
Dichtungsträger mit Dichtungsringen 22 geführt sind. Die Büchsen umfassen mit einem
geringen, eine axiale Bewegung des betreffenden Laufrohres 3 zulassenden
Spiel das Laufrohr und sind ihrerseits im Gehäuse 20 in zur Laufrohrachse senkrechten
Führungsflächen 23
geführt.
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Die Abdichtung der Laufrohre 3 gegenüber dem im Luftraum 14
wirkenden Luftdruck erfolgt durch Stulpendichtungen 30 (F i g. 3),
welche eine das betreffende. Rohr 3 umfassende Stulpe 31 und einen
senkrecht
zur Achse dieses Teiles stehenden ebenen Teil 32 aufweisen. Die Stulpen
30 sind mit Hilfe eines ringförmigen Teiles 33 durch Schrauben 34
auf der oberen Büchse 21 befestigt. Der ebene Teil 32 der Stulpendichtung
30 liegt auf der Dichtungsfläche 35
eines im Gehäuse 20 befestigten
Ringes 36 auf. Der ringförmige Teil 33 weist Vorsprünge
37 auf, die die Stulpe umfassen und sich der Oberfläche des durch die Dichtung
führenden Rohres derart nähern, daß zwischen den Enden dieser Vorsprünge und dem
Rohr ebenfalls nur ein kleiner Spalt besteht. Die Büchse 21 ist vorzugsweise mit
einer Lagermetallschicht 40 versehen.
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Bei der Aufundabbewegung der Rohre 3 zusammen mit dem Kolben
1 während des Betriebes des Motors liegt die Stulpe 31 auf der Oberfläche
des Rohres auf, wobei sie noch durch den Luftdruck angedrückt wird, und dichtet
in bekannter Weise. Bei radialen Bewegungen des Rohres wird die Büchse 21 zusammen
mit der Stulpendichtung 30 auf den Führ-ungsflächen 23 senkrecht zur
Rohrachse bewegt. Die Stulpe 31 braucht daher keine nennenswerten radialen
Bewegungen des Rohres 3 aufzunehmen. Dadurch wird eine einwandfreie Funktion
der Dichtung während längerer Betriebszeiten als bisher gewährleistet. Die Abdichtung
zwischen der Büchse 21 und dem durch das Gehäuse 20 gebildeten festen, unbeweglichen
Teil des Maschinengehäuses erfolgt durch die Auflage des ebenen Teiles
32 der Stulpendichtung auf der Dichtungsfläche 35 des Ringes
36. Der ebene Teil wird durch den im Luftraum 14 herrschenden Luftdruck gegen
die Fläche 35 gedrückt und bewirkt so eine Abdichtung, die auch während der
Bewegungen der Büchse 21 in den Führungsflächen 23 wirksam ist.
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Die Vorsprünge 37 schützen die Stulpe 31 vor Beschädigung,
z. B. in ausgebautem Zustand der Büchse 21, und erleichtern auch eine Einführung
der Rohre 3
in die Stulpen 31 während der Montage. Es werden dabei
auch gleichzeitig die Stulpen 31 vor Beschädigung durch die Laufrohre
3 bei unvorsichtigem Einführen dieser Laufrohre geschützt.
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Es versteht sich, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf das beschriebene
Beispiel beschränkt ist und daß auch abgeänderte Ausführungsformen der Erfindung
denkbar sind. So kann z. B. anstatt der Vorsprünge 37 ein ringförmiger, das
Rohr 3 mit geringem Spiel umfassender Teil vorgesehen sein, derart, daß die
Büchse zu beiden Seiten der Stulpe zylindrische Führungsflächen aufweist.
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Die in der F i g. 3 dargestellte Ausführung mit einer Mehrzahl,
nämlich mindestens drei gleichmäßig verteilten Vorsprüngen 37 hat den Vorteil
einer besseren Zugänglichkeit der Stulpendichtung. Auch kann bei dieser Ausführung
während der Montage das Einschieben des Endes des Laufrohres in die Stulpe beobachtet
werden. Vorteilhafterweise ist dabei der in F i g. 3 mit x bezeichnete Abstand
der Kante des Vorsprunges vom oberen Ende der Stulpe derart gewählt, daß ein konisches
Ende des Laufrohres 3 beim Berühren der Innenkanten des Vorsprunges mit seiner
konischen Fläche an der-Ob6rkante der Stulpe vorbeigeht, d. h., diese nicht
berührt. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der Stulpe beim Einschieben des
Laufrohres verhindert.
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Die Stulpendichtung kann wie gezeichnet aus einem Stück hergestellt
sein, es ist jedoch in gewissen Fällen vorteilhaft, die Stulpe 31 und den
ebenen Teil 32
aus verschiedenen Materialien herzustellen. Insbesondere ist
es vorteilhaft, die Stulpe aus einem Material auszuführen, welches unter mechanischer
Spannung ein gewisses Fließvermögen aufweist. Das ist bei Kunststoff, z. B. bei
Nylon, der Fall. Die Stulpe wird nämlich anfänglich so hergestellt, daß deren innerer
Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Laufrohres 3. Beim Einführen
des Laufrohres wird also die Stulpe um ein geringes Maß, z. B. einige Zehntehnillimeter,
gedehnt. Während des Betriebes würde sich durch Abnutzung der Durchmesser der Stulpe
vergrößern und die vorhandene Vorspannung würde verschwinden. Die Kunststoffe, z.
B. Nylon, haben jedoch die Eigenschaft, daß sich das Material durch Fließen der
inneren Spannung in der Stulpe anpaßt, welche durch die von der Druckluft ausgeübte
Anpreßkraft entsteht. Es entsteht dabei die Erscheinung, daß bei einer Demontage
festgestellt werden kann, daß durch Abnutzung nicht der innere Durchmesser der Dichtungslippe
der Stulpe vergrößert wird, sondern daß dieser unverändert bleibt, auf Kosten der
Wandstärke b (F i g. 3) der Stulpe.
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Der ebene Teil 32 kann wie gesagt aus dem gleichen Material
wie die Stulpe hergestellt sein. Dieser Teil kann aber auch z. B. aus Metall sein.
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Der der Befestigung der Stulpendichtung dienende ringförmige Teil
33 weist ein abgebogenes Ende 38
auf, welches tiefer liegt als die
Dichtungsfläche 35 des Ringes 36. Der Abstand y des abgebogenen
Endes vom Ring 36 ist dabei so groß, daß die Bewegung der die Dichtung tragenden
Büchse 21 senkrecht zur Achsenrichtung des Rohres 3 durch diesen Rand nicht
behindert wird. Der abgebogene Rand schützt den ebenen Teil der Stulpendichtung
vor Beschädigung, unter anderem auch in ausgebautem Zustand. Gleichzeitig wird durch
den Rand 38 öl, welches dem Laufrohr 3 anhaftete und durch die Stulpe
31
abgestreift wurde, von der Dichtungsfläche 35 ferngehalten. In diesem
Zusammenhang wird vorteilhafterweise die Höhe z (F i g. 3) der Dichtungsfläche
35 über der oberen Fläche des Gehäuses 20 so gewählt, daß ein durch das abgestreifte
Öl gebildeter Ölspiegel niedriger liegt als die Dichtungsfläche
35.