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WO2001018433A1 - Kolbenring für hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Kolbenring für hubkolbenbrennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2001018433A1
WO2001018433A1 PCT/EP2000/008105 EP0008105W WO0118433A1 WO 2001018433 A1 WO2001018433 A1 WO 2001018433A1 EP 0008105 W EP0008105 W EP 0008105W WO 0118433 A1 WO0118433 A1 WO 0118433A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
piston ring
combustion engine
engine according
oil pocket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2000/008105
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lech Moczulski
Jesper Weis Fogh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN B&W Diesel AS
Original Assignee
MAN B&W Diesel AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN B&W Diesel AS filed Critical MAN B&W Diesel AS
Priority to AU69975/00A priority Critical patent/AU6997500A/en
Publication of WO2001018433A1 publication Critical patent/WO2001018433A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12—Details
    • F16J9/22—Rings for preventing wear of grooves or like seatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12—Details
    • F16J9/20—Rings with special cross-section; Oil-scraping rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
    • F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases for large diesel engines

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating piston internal combustion engine, in particular a two-stroke large diesel engine, with at least one piston which is provided with at least one piston ring which is provided in the region of its circumferential running surface with at least one channel running in the circumferential direction.
  • At least the uppermost, circumferential channel for forming an oil pocket on the entire circumference of the associated piston ring is offset from the top of the piston ring facing the cylinder head by an uninterrupted web.
  • the continuous web separating the circumferential channel from the top of the piston ring advantageously ensures that the combustion gases have no access to the find circumferential channel.
  • the lubricating oil collected in the channel is therefore not burned and expelled, but is distributed over the entire running surface of the associated piston ring when the piston moves up and down.
  • the circumferential channel functions as a real oil pocket that can hold a desired oil supply. Since the combustion gases cannot find access to the circumferential channel, it is also ensured that the combustion gases reliably reach the back of the affected piston ring opposite the piston ring tread and press the tread onto the tread of the cylinder liner, which provides reliable gap sealing and reliable stabilization of the piston and thus a low-wear run and a high degree of efficiency.
  • the upper piston rings of a piston ring package can expediently have more circumferential oil pockets than the lower piston rings. This results in a larger number of oil pockets in the area of the upper piston rings corresponding to the higher load on the upper piston rings. In the area of the lower piston rings, a circumferential oil pocket is usually sufficient, which reduces the manufacturing effort.
  • a further advantageous measure can consist in the fact that the oil pocket on the circumference has a screw-shaped course. This results in a particularly good oil distribution, in particular in the case of arrangements with only one oil pocket.
  • the circumferential oil pocket in the region of the ends can be closed in the case of an open piston ring with ends delimiting a gap.
  • the closed ends counteract oil loss. Rather, the oil is kept in the oil pocket thus formed.
  • this measure also counteracts access of the combustion gases from the gap. The measure mentioned is therefore a particularly preferred training.
  • the oil pocket can advantageously have a cross section rounded by radii in the region of the corners. This ensures good heat removal from the endangered corner areas, which also has an advantageous effect on achieving a long service life.
  • a further expedient measure can consist in the circumferential channel having radially outwardly diverging side flanks. This advantageously facilitates the application of a coating.
  • the above-mentioned closure provided in the region of the piston ring ends of the circumferential one Channel can be easily achieved by appropriate thickening of the coating.
  • FIG. 2 shows detail A from FIG. 1 in an enlarged view
  • FIG. 3 shows a view of the end region of a standard piston ring provided with a gap
  • Figure 5 shows a partial cross section through a lower piston ring.
  • the present invention finds application in reciprocating piston J ⁇ -aftjr machines, preferably slow-running two-stroke large diesel engines in crosshead design.
  • the construction and the The mode of operation of such arrangements is known per se and therefore does not require any further explanation in the present context.
  • the cylinder of a large two-stroke diesel engine shown in FIG. 1 contains a cylinder liner 2 provided with inlet slots 1, on which a cylinder head 3, which is only partially shown and contains an exhaust arrangement (not shown), is placed.
  • This forms the upper boundary of a combustion chamber 4, the lower boundary of which is formed by a piston 5 which is arranged in the cylinder and can be moved up and down and which is connected in a manner not shown via a piston rod to a crosshead which interacts with a crankshaft via a connecting rod.
  • the piston 5 is provided with a piston ring package consisting of four piston rings 6 here.
  • the piston rings 6, as can best be seen from FIG. 2, are arranged in a respectively assigned groove 7 of the piston jacket and rest with their outer peripheral surface on the inside of the cylinder liner 2.
  • the grooves 7 have an oversize compared to the respectively assigned piston ring 6, so that there is a gap 8 above and within the piston rings 6, which is acted upon by fuel gas during operation.
  • the outer circumferential surface of the piston rings 6 and the inner circumferential surface of the cylinder liner 2 are designed as running surfaces which are supplied with lubricating oil.
  • the Cylinder liner 2, as indicated in Figure 1 be provided with radial lubricating oil bores 9, which can be supplied with lubricating oil in time with the engine via a device, not shown.
  • the piston rings 6, as can also be seen in FIG. 2, are provided with at least one circumferential oil pocket 10 on their outer peripheral surface facing the cylinder liner 2. This acts as an oil reservoir that distributes the absorbed lubricating oil over a larger area during the up and down movement of the piston 5 and thus counteracts the formation of piston seizures or stops a beginning piston seizure and thus the previously feared, rapid spread of what was damaged at the start of a piston seizure Area prevented.
  • the piston rings 6 are each provided in the area of their circumferential running surface facing the cylinder liner 2 with a channel 11 running in the circumferential direction, at least the uppermost channel 11 over the entire circumference by an uninterrupted web 12 from the cylinder head 3 facing top of the associated piston ring 6 is offset, as can be seen from Figure 2.
  • the continuously continuous web 12 prevents a connection of each channel 11 located underneath it to the area of the gap which extends from the combustion chamber 4 and is located above the associated piston ring 6 between piston 5 and cylinder liner 2.
  • the combustion gases entering this gap therefore do not enter a circumferential channel 11 and therefore cannot push the piston ring 6 away from the cylinder liner 2.
  • the circumferential web 12 also ensures a reliable loading of the gap 8 with combustion gases, so that there is an effective formation of the radial forces indicated at K in FIG. 2, by means of which the piston rings 6 are pressed against the cylinder liner 2.
  • each channel 11 containing an oil pocket 10 is in the region of each The end of the piston ring is closed, as indicated in FIG. 3 by filler pieces 14 attached in the channels 11. This also prevents access to the channels 11 from the gap 13.
  • end pieces can also be left standing when machining the channels.
  • the first and the second piston ring 6 of the piston ring package have more than one circumferential oil pocket 10.
  • the first and the second piston ring 6, as can be seen in FIGS. 2 and 3, are each provided with two oil pockets 10 one above the other. These can be formed by parallel channels 11 running in planes normal to the axis and are arranged symmetrically to the center plane of the associated piston ring 6. In such cases, the center distance indicated at a in FIG. 4 is about 40% of the height H of the associated piston ring 6.
  • the third and fourth piston rings of the piston ring package each have only one oil pocket 10.
  • the channel 11 forming this can, as shown in FIG. 5 , each be arranged at the middle height of the associated piston ring 6.
  • the channels 11 each forming an oil pocket 10 as has already been indicated above, run in planes normal to the axis. However, a helical course of the oil pockets 10 would also be conceivable.
  • the depth of the oil pockets 10 indicated at t in FIG. 4 is expediently in the range from 0.25% to 0.4%, preferably approximately 0.33% of the diameter of the respectively associated piston ring 6. This also results in the event of circumferential wear of the Piston ring 6 still a reliable capacity of the oil pockets 10 and thus a long period of action.
  • the piston rings 6 according to FIGS. 4 and 5 are each provided with a peripheral coating 15 to form their running surface.
  • This consists of a good sliding properties, corrosion and seizure-resistant material, such as aluminum-bronze, nickel-graphite and the like. Oxides and carbides could also be used.
  • the coating 15 is also provided in the region of the oil pockets 10 on the circumference. With piston rings 6 coated in this way, before coating grooves 17 corresponding to the desired oil pockets 10 are cut into the base material 16. These expediently have a cross section with outwardly diverging side flanks, which facilitates the subsequent application of the coating 15, for example as a welding or spray application.
  • the subsequently applied coating 15 follows the contour of the grooved base material, so that after the application of the coating 15, taking into account the thickness d of the coating 15, the channels 11 each containing an oil pocket 10 result.
  • the thickness d is expediently 0.5 mm.
  • the channels 11 have a cross section with rounded corners, as indicated by the radii r in FIG.
  • the inner, bottom-side radius can be 1.5 mm, and the radius provided in the area of the outer edges can be about 0.5 mm.
  • the rounded edges ensure that the heat is quickly removed. The larger the radius, the better the heat dissipation.
  • the grooves 17 also have a cross section with rounded edges, as indicated by the radii R. These are matched to the radii r, taking into account the thickness of the coating 15, which can be approximately 0.5 mm.
  • the bearing surfaces of the piston-side grooves 7 assigned to the piston rings 6 are often provided with a chrome coating, on the surface of which CrO is formed, which has a desired high hardness.
  • the CrO layer is stressed due to the high pressure.
  • the chrome layer is exposed, the hardness of which is significantly lower than the hardness of CrO.
  • only indicated oil pockets 18 are provided on the underside of the piston rings 6 in FIG. 2.
  • recesses are provided, to which a filling is assigned, which consists of a material that is less wear-resistant than the base material.
  • a filling which consists of a material that is less wear-resistant than the base material.
  • the above-mentioned recesses can be completely closed by the associated filling, so that a smooth, non-profiled surface results that can be easily machined.
  • the desired oil pockets are already formed during the running-in phase due to the faster wear of the softer material. These have a comparatively shallow depth.
  • these oil pockets 18 fill with oil which is pressed out laterally in the event of sudden pressure and thus passes under the support surfaces of the piston ring 6 in question, which are adjacent to the oil pockets 18. This results in reliable lubrication of these support surfaces, which protects the CrO layer.
  • Radial grooves, bores, etc. can be provided to form the recesses on which the oil pockets are based.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem Kolben (5) der mit wenigstens einem Kolbenring (6) versehen ist, der im Bereich seiner umfangsseitigen Lauffläche mit wenigstens einem in Umfangsrichtung verlaufenden Kanal (11) versehen ist, lassen sich dadurch ein verschleissarmer Betrieb und eine lange Lebensdauer erreichen, dass zumindest der oberste, in Umfangsrichtung verlaufende Kanal (11) zur Bildung einer Öltasche (10) auf dem ganzen Umfang des zugeordneten Kolbenrings (6) von der dem Zylinderkopf (3) zugewandten Kolbenringoberseite durch einen ununterbrochenen Steg (12) abgesetzt ist.

Description

KOLBENRING FÜR HUBKOLBENBRENNKRAFTMASCHINE
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere einen Zweitakt-Großdieselmotor, mit wenigstens einem Kolben, der mit wenigstens einem Kolbenring versehen ist, der im Bereich seiner umfangsseitigen Lauffläche mit wenigstens einem in Umfangsnchtung verlaufenden Kanal versehen ist.
Eine Anordnung dieser Art ist aus der GB 2 124 332 A bekannt. Die im Bereich der Lauffläche der Kolbenringe vorgesehenen, umlaufenden Kanäle sollen eine gute Schmierölverteilung gewährleisten. Bei der bekannten Anordnung kommunizieren die genannten Kanäle jedoch über quer hierzu angeordnete Seitenarme mit dem oberhalb des jeweüs zugeordneten Kolbenrings sich befindenden Bereich des vom Brennraum abgehenden Spalts zwischen Kolben und Zylinderbüchse. Dieser Bereich wird daher bei jedem Arbeitstakt mit heißen Verbrennungsgasen beaufschlagt, die nach Art einer Flamme mit hoher Geschwindigkeit und Temperatur in die Seitenarme und über diese in den jeweils zugeordneten, umlaufenden Kanal eintreten und das dort vorhandene Schmieröl verbrennen und austreiben. In der Folge davon kann es zu einer unzureichenden Schmierölversorgung und damit zu einer Wärmekorrosion und einer schnellen Ausbreitung beginnender Kolbenfresser kommen. Ein weiterer, ganz besonderer Nachteil der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, dass das in die Seitenarme und über diese in den umlaufenden Kanal eintretende Gas den betreffenden Kolbering von der Zylinderbüchse nach radial innen wegdrückt. Die Folge davon sind ein schlechter Wirkungsgrad sowie eine große seitliche Bewegbarkeit des Kolbens, was sich verschleißfördernd auswirkt. Bei der bekannten Anordnung kommt daher die erwünschte Wirkung einer guten Schmierölverteilung praktisch nicht zum Tragen.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass ein verschleißarmer Betrieb und damit eine lange Lebensdauer gewährleistet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der gattungsgemäßen Anordnung zumindest der oberste, in Umfangsrichtung verlaufende Kanal zur Bildung einer Öltasche auf dem ganzen Umfang des zugeordneten Kolbenrings von der dem Zylinderkopf zugewandten Kolbenringoberseite durch einen ununterbrochenen Steg abgesetzt ist.
Der den umlaufenden Kanal von der Kolbenringoberseite trennende, ununterbrochene Steg stellt in vorteilhafter Weise sicher, dass die Verbrennungsgase keinen Zugang zum umlaufenden Kanal finden. Das im Kanal gesammelte Schmieröl wird daher nicht verbrannt und ausgetrieben, sondern bei der Auf- und Abbewegung des Kolbens auf die ganze Lauffläche des zugeordneten Kolbenrings verteilt. Der umlaufende Kanal fungiert bei der erfindungsgemäßen Anordnung als echte Öltasche, die einen erwünschten Ölvorrat aufnehmen kann. Da die Verbrennungsgase keinen Zugang zum umlaufenden Kanal finden, ist auch sichergestellt, dass die Verbrennungsgase zuverlässig auf die der Kolbenring- Lauffläche gegenüberliegende Rückseite des betroffenen Kolbenrings gelangen und diesen mit seiner Lauffläche an die Lauffläche der Zylinderbüchse anpressen, was eine zuverlässige Spaltabdichtung sowie eine zuverlässige Stabilisierung des Kolbens und damit einen verschleißarmen Lauf sowie einen hohen Wirkungsgrad gewährleistet. Mit den erfϊndungsgemäßen Maßnahmen werden die Nachteile der bekannten Anordnung ersichtlich vollständig beseitigt und die oben erwähnte Aufgabe auf höchst einfache und kostengünstige Weise gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So können die oberen Kolbenringe eines Kolbenringpakets zweckmäßig mehr umfangsseitige Oltaschen aufweisen als die unteren Kolbenringe. Dies ergibt eine der höheren Belastung der oberen Kolbenringe entsprechende größere Anzahl von Oltaschen im Bereich der oberen Kolbenringe. Im Bereich der unteren Kolbenringe genügt in der Regel eine umfangsseitige Öltasche, was den Her Stellungsaufwand reduziert. Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass die umfangsseitige Öltasche schraubenLinienförmigen Verlauf aufweist. Dies ergibt insbesondere bei Anordnungen mit lediglich einer Öltasche eine besonders gute Ölverteilung.
In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann bei einem offenen Kolbenring mit einen Spalt begrenzenden Enden die umfangsseitige Öltasche im Bereich der Enden verschlossen sein. Die verschlossenen Enden wirken einem Ölverlust entgegen. Das Öl wird vielmehr in der so gebildeten Öltasche gehalten. Außerdem wirkt diese Maßnahme auch einem Zugang der Verbrennungsgase vom Spalt her entgegen. Die genannte Maßnahme stellt daher eine besonders zu bevorzugende Fortbildung dar.
Vorteilhaft kann die Öltasche einen im Bereich der Ecken durch Radien abgerundeten Querschnitt aufweisen. Dies gewährleistet einen guten Abtransport der Wärme aus den gefährdeten Eckbereichen, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Erzielung einer langen Lebensdauer auswirkt.
Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, dass der umfangsseitig umlaufende Kanal nach radial außen divergierende Seitenflanken aufweist. Dies erleichtert in vorteilhafter Weise die Anbringung einer Beschichtung. Bei beschichteten Kolbenringen kann der oben erwähnte, im Bereich der Kolbenringenden vorgesehene Verschluß des umlaufenden Kanals einfach durch entsprechende Verdickung der Beschichtung erreicht werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung an Hand der Zeichnung näher entnehmbar.
In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen Zylinder eines Zweitakt- Großdieselmotors teilweise im Schnitt,
Figur 2 die Einzelheit A aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung,
Figur 3 eine Ansicht des Endbereichs eines mit einem Spalt versehenen Standard-Kolbenrings,
Figur 4 einen Teilquerschnitt durch einen oberen Kolbenring und
Figur 5 einen Teilquerschnitt durch einen unteren Kolbenring.
Die vorliegende Erfindung findet Anwendung bei Hubkolbenbrenn- Jα-aftjrnaschinen, vorzugsweise langsam laufenden Zweitakt- Großdieselmotoren in Kreuzkopfbauweise. Der Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Anordnungen sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren Erläuterung mehr.
Der in Figur 1 dargestellte Zylinder eines Zweitakt- Großdieselmotors enthält eine mit Einlaßschlitzen 1 versehene Zylinderbüchse 2, auf die ein nur teilweise dargestellter, eine nicht gezeichnete Auslaßanordnung enthaltender Zylinderkopf 3 aufgesetzt ist. Dieser bildet die obere Begrenzung eines Brennraums 4, dessen untere Begrenzung durch einen im Zylinder angeordneten, auf- und abbewegbaren Kolben 5 gebildet wird, der in nicht dargestellter Weise über eine Kolbenstange mit einem Kreuzkopf verbunden ist, der über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle zusammenwirkt.
Der Kolben 5 ist mit einem hier aus vier Kolbenringen 6 bestehenden Kolbenringpaket versehen. Die Kolbenringe 6 sind, wie am besten aus Figur 2 erkennbar ist, in einer jeweils zugeordneten Nut 7 des Kolbenmantels angeordnet und liegen mit ihrer äußeren Umfangsfläche an der Innenseite der Zylinderbüchse 2 an. Die Nuten 7 besitzen gegenüber dem jeweils zugeordneten Kolbenring 6 Übermaß, so dass sich oberhalb und innerhalb der Kolbenringe 6 ein Spalt 8 ergibt, der im Betrieb mit Brenngas beaufschlagt wird.
Die äußere Umfangsfläche der Kolbenringe 6 und die innere Umfangsfläche der Zylinderbuchse 2 sind als Laufflächen ausgebildet, die mit Schmieröl versorgt werden. Hierzu kann die Zylinderbüchse 2, wie in Figur 1 angedeutet ist, mit radialen Schmierölbohrungen 9 versehen sein, die über eine nicht näher dargestellte Einrichtung im Takt des Motors mit Schmieröl versorgt werden können.
Zur Erzielung einer guten Verteilung des Schmieröls über die genannten Laufflächen sind die Kolbenringe 6, wie Figur 2 weiter erkennen läßt, an ihrer der Zylinderbüchse 2 zugewandten, äußeren Umfangsfläche mit jeweils mindestens einer umlaufenden Öltasche 10 versehen. Diese fungiert als Ölreservoir, das das aufgenommene Schmieröl während der Auf- und Abbewegung des Kolbens 5 auf eine größere Fläche verteilt und so der Entstehung von Kolbenfressern entgegenwirkt bzw. einen beginnenden Kolbenfresser stoppt und damit die bisher befürchtete, schnelle Ausbreitung des beim Beginn eines Kolbenfressers geschädigten Bereichs verhindert.
Zur Bildung jeder derartiger Öltasche 10 sind die Kolbenringe 6 jeweils im Bereich ihrer umfangsseitigen, der Zylinderbüchse 2 zugewandten Lauffläche mit einem in Umfangsnchtung verlaufenden Kanal 11 versehen, wobei zumindest der oberste Kanal 11 auf dem ganzen Umfang durch einen ununterbrochenen Steg 12 von der dem Zylinderkopf 3 zugewandten Oberseite des zugeordneten Kolbenrings 6 abgesetzt ist, wie aus Figur 2 erkennbar ist. Der ununterbrochen durchgehende Steg 12 verhindert eine Verbindung jedes darunter sich befindenden Kanals 11 mit dem oberhalb des zugehörigen Kolbenrings 6 sich befindenden, vom Brennraum 4 abgehenden Bereichs des Spalts zwischen Kolben 5 und Zylinderbüchse 2. Die in diesen Spalt eindringenden Verbrennungsgase gelangen daher nicht in einen umfangsseitigen Kanal 11 und können daher den Kolbenring 6 nicht von der Zylinderbüchse 2 wegdrücken. Der umlaufende Steg 12 gewährleistet auch eine zuverlässige Beaufschlagung des Spalts 8 mit Verbrennungsgasen, so dass sich eine wirksame Ausbildung der in Figur 2 bei K angedeuteten Radialkräfte ergibt, durch welche die Kolbenringe 6 an die Zylinderbüchse 2 gepresst werden.
Um eine vollständige Abschottung der Öltasche bzw. -taschen 10 gegenüber den in den Spalt zwischen Kolben 5 und Zylinderbüchse 2 eindringenden Brenngasen zu gewährleisten, ist bei einem einen Spalt 13 begrenzende Enden aufweisenden Standard-Kolbenring jeder jeweils eine Öltasche 10 enthaltende Kanal 11 im Bereich jedes Kolbenringendes verschlossen, wie in Figur 3 durch in den Kanälen 11 angebrachte Füllstücke 14 angedeutet ist. Hierdurch wird auch eine Zugänglichkeit der Kanäle 11 vom Spalt 13 her unterbunden. Zur Bildung endseitig verschlossener Kanäle 11 können auch bei der Bearbeitung der Kanäle Endstücke stehengelassen werden.
Der erste und der zweite Kolbenring 6 des Kolbenringpakets besitzen mehr als eine umlaufende Öltasche 10. Im dargestellten Beispiel sind der erste und der zweite Kolbenring 6 wie die Figuren 2 und 3 erkennen lassen, mit jeweils zwei übereinander sich befindenden Oltaschen 10 versehen. Diese können durch parallele, in achsnormalen Ebenen umlaufende Kanäle 11 gebildet werden und symmetrisch zur Mittelebene des zugeordneten Kolbenrings 6 angeordnet sein. Der in Figur 4 bei a angedeutete Mittenabstand beträgt in derartigen Fällen etwa 40% der Höhe H des zugeordneten Kolbenrings 6. Der dritte und vierte Kolbenring des Kolbenringpakets besitzen jeweils lediglich eine Öltasche 10. Der diese bildende Kanal 11 kann, wie in Figur 5 dargestellt ist, jeweils auf mittlerer Höhe des zugeordneten Kolbenrings 6 angeordnet sein. In den dargestellten Beispielen verlaufen die jeweils eine Öltasche 10 bildenden Kanäle 11, wie oben schon angedeutet wurde, in achsnormalen Ebenen. Es wäre aber auch ein schraubenlinienförrniger Verlauf der Oltaschen 10 denkbar.
Die in Figur 4 bei t angedeutete Tiefe der Oltaschen 10 liegt zweckmäßig im Bereich von 0,25% bis 0,4%, vorzugsweise bei etwa 0,33% des Durchmessers des jeweils zugeordneten Kolbenrings 6. Dies ergibt auch im Falle eines umfangsseitigen Verschleißes des Kolbenrings 6 noch ein zuverlässiges Fassungsvermögen der Oltaschen 10 und damit eine lange Wirkungszeit.
Die Kolbenringe 6 gemäß Figuren 4 und 5 sind jeweils zur Bildung ihrer Lauffläche mit einer umfangsseitigen Beschichtung 15 versehen. Diese besteht aus einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden, korrossions- und fressfesten Material, wie Aluminium-Bronze, Nickel- Graphit und dergleichen. Auch Oxide und Karbide könnten Verwendung finden. Die Beschichtung 15 ist auch im Bereich der umfangsseitigen Oltaschen 10 vorgesehen. Bei so beschichteten Kolbenringen 6 werden vor der Beschichtung in das Grundmaterial 16 den gewünschten Oltaschen 10 entsprechende Nuten 17 eingeschnitten. Diese besitzen zweckmäßig einen Querschnitt mit nach außen divergierenden Seitenflanken, was die nachträgliche Anbringung der Beschichtung 15, z.B. als Schweiß- oder Spritzauftrag, erleichtert. Die nachträglich aufgebrachte Beschichtung 15 folgt der Kontur des genuteten Grundmaterials, so dass sich nach der Anbringung der Beschichtung 15 unter Berücksichtigung der Dicke d der Beschichtung 15 die jeweils eine Öltasche 10 enthaltenden Kanäle 11 ergeben. Die Dicke d beträgt zweckmäßig 0,5 mm.
Die Kanäle 11 besitzen einen Querschnitt mit abgerundeten Ecken, wie in Figur 4 durch die Radien r angedeutet ist. Der innere, bodenseitige Radius kann dabei 1,5 mm, der im Bereich der äußeren Kanten vorgesehene Radius etwa 0,5 mm betragen. Die abgerundeten Kanten gewährleisten einen schnellen Abtransport der Wärme. Je größer der Radius ist, desto besser ist der Wärmeabtransport. Zur Erzeugung der Radien r besitzen auch die Nuten 17 einen Querschnitt mit abgerundeten Kanten, wie durch die Radien R angedeutet ist. Diese sind unter Berücksichtigung der Dicke der Beschichtung 15, die etwa 0,5 mm betragen kann, auf die Radien r abgestimmt.
Die den Kolbenringen 6 zugeordneten Auflageflächen der kolbenseitigen Nuten 7 sind vielfach mit einer Chromauflage versehen, an deren Oberfläche CrO entsteht, das eine erwünschte hohe Härte aufweist. Im radial äußeren Kantenbereich wird die CrO-Schicht auf Grund der hohen Pressung stark beansprucht. Sobald die CrO-Schicht verschlissen ist, liegt die Chrom-Schicht frei, deren Härte wesentlich geringer als die Härte von CrO ist. Um das zu verhindern, bzw. dem jedenfalls entgegen zu wirken, werden an der Unterseite der Kolbenringe 6 in Figur 2 lediglich angedeutete Oltaschen 18 vorgesehen.
Hierzu sind zumindest im radial äußeren Bereich der Unterseite der Kolbenringe 6 Ausnehmungen vorgesehen, denen eine Füllung zugeordnet ist, die aus einem eine geringere Verschleißfestigkeit als das Grundmaterial aufweisenden Material besteht. Im Neuzustand können die genannten Ausnehmungen durch die zugeordnete Füllung ganz geschlossen sein, so dass sich eine glatte, unprofilierte Oberfläche ergibt, die einfach bearbeitet werden kann. Bereits während der Einlaufphase bilden sich aber in Folge des schnelleren Verschleißes des weicheren Materials die gewünschten Oltaschen. Diese besitzen eine vergleichsweise geringe Tiefe. Diese Oltaschen 18 füllen sich im Betrieb mit Öl, das bei stoßartiger Pressung seitlich ausgepresst wird und so unter die den Oltaschen 18 benachbarten Stützflächen des betreffenden Kolbenrings 6 gelangt. Auf diese Weise ergibt sich eine zuverlässige Schmierung dieser Stützflächen, wodurch die CrO-Schicht geschont wird.
Zur Bildung der den Oltaschen zu Grunde liegenden Ausnehmungen können radiale Nuten, Bohrungen etc. vorgesehen sein.

Claims

Ansprüche
Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere Zweitakt- Großdieselmotor, mit wenigstens einem Kolben (5) der mit wenigstens einem Kolbenring (6) versehen ist, der im Bereich seiner umfangsseitigen Lauffläche mit wenigstens einem in Umfangsrichtung verlaufenden Kanal (11) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der oberste, in Umfangsrichtung verlaufende Kanal (11) zur Bildung einer Öltasche (10) auf dem ganzen Umfang des zugeordneten Kolbenrings (6) von der dem Zylinderkopf
(3) zugewandten Kolbenringoberseite durch einen ununterbrochenen Steg (12) abgesetzt ist.
Hubkolbenbrennlα-aftrαaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Kolbenringe (6) eines Kolbenringpakets mehr umfangsseitige Oltaschen (10) aufweisen als die unteren Kolbenringe (6
Hubkolbenbre:nnkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der oberste Kolbenring, vorzugsweise der erste und der zweite Kolbenring, eines Kolbenringpakets mehr als eine öltasche (10), vorzugsweise zwei Oltaschen (10) aufweist bzw. aufweisen und dass jeder sich darunter sich befindende Kolbenring (6) eine Öltasche (10) enthält.
4. Hubkolbenbrennlα-aftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Öltasche bzw. -taschen (10) zumindest teilweise einen schraubenlinienförmigen Verlauf aufweist bzw. aufweisen.
5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Öltasche bzw. Oltaschen (10) im Bereich zwischen 0,25% - 0,40%, vorzugsweise bei etwa 0,33% des Durchmessers des zugeordneten Kolbenrings (6) liegt.
6. Hubkolbenbrennlα-aftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem offenem Kolbenring (6) mit einen Spalt (13) begrenzenden Enden jede Öltasche (10) im Bereich der Kolbenringenden verschlossen ist.
7. Hubkolbenbrennkrafhnaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der nutseitige Verschluß der Öltasche bzw. -taschen (10) jeweils als Füllstück (14) ausgebildet ist.
8. Hubkolbenbrennkrafbnaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öltasche bzw. -taschen (10) einen im Bereich der Ecken durch Radien abgerundeten Querschnitt aufweist bzw. aufweisen.
9. Hubkolbenbrermlα-aftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der oberste, in Umfangsrichtung verlaufende Kanal ( 11) zur Bildung einer Öltasche (10) auf dem ganzen Umfang des zugeordneten Kolbenrings (6) von der dem Zylinderkopf (3) zugewandten Kolbenringoberseite durch einen ununterbrochenen Steg (12) abgesetzt ist, wobei eine umfangsseitige Beschichtung (15) vorgesehen ist, die auf das Kolbenring- Grundmaterial (16) aufgebracht ist und wobei in das Grundmaterial (16) jeweils wenigstens eine Nut (17) eingearbeitet ist und die Beschichtung (15) der Kontur der Nut (17) folgt.
10. Hubkolbenbrennl^aftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut einen Querschnitt mit nach außen divergierenden Seitenflanken aufweist.
11. Hubkolbenbrennkraflinaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem offenen Kolbenring mit einen Spalt (13) begrenzenden Enden die Beschichtung (15) im Bereich der Kolbenringenden als Verschluß der Öltasche bzw. -taschen (10) ausgebildet ist.
12. Hubkolbenbre:nnkrafmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (15) aus einem korrosions- und fressfestem Material, vorzugsweise Aluminium-Bronze und/ oder Nickel- Graphit besteht.
13. Hubkolbenbrennlα-aftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenringe (6) im Bereich ihrer Unterseite mit Ausnehmungen versehen sind, denen eine Füllung zugeordnet ist, deren Verschleißfestigkeit zur Bildung von Oltaschen (18) von der Verschleißfestigkeit des Grundmaterials abweicht.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2303185C2 (ru) * 2003-06-14 2007-07-20 Ман Б. Энд В. Диесель А/С Поршневой двигатель

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1395085B1 (it) * 2009-01-21 2012-09-05 Brondolin S P A Anello di tenuta per pistoni da pressofusione
DE102013205908A1 (de) 2013-04-04 2014-10-09 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Minuten-Kolbenring mit einer Rille
DE102014209391A1 (de) * 2014-05-19 2015-11-19 Federal-Mogul Friedberg Gmbh Kolbenring mit Nut in Umfangsrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1401930A (en) * 1919-08-13 1921-12-27 Wainwright Engineering Corp Piston-ring
CH113788A (de) * 1925-03-31 1926-05-01 Sulzer Ag Kolbenring.
US2287884A (en) * 1940-07-02 1942-06-30 Gen Motors Corp Piston ring
US2554289A (en) * 1948-12-20 1951-05-22 Hastings Mfg Co Piston ring
GB782340A (en) * 1955-04-02 1957-09-04 Sulzer Ag Piston rings
CH373594A (de) * 1959-10-27 1963-11-30 Sulzer Ag Kolbenring

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE663603C (de) * 1935-09-01 1938-08-10 Harry Brooks Chaffin Kolbenabdichtung
JPS5218559A (en) * 1975-08-02 1977-02-12 Nippon Piston Ring Co Ltd Chrome insert ring
CH596479A5 (de) * 1975-08-26 1978-03-15 Sulzer Ag
CH658106A5 (de) * 1982-07-19 1986-10-15 Sulzer Ag Kolbenbrennkraftmaschine mit einem geschlitzten kolbenring.
CH657667A5 (de) * 1982-08-16 1986-09-15 Sulzer Ag Kolbenbrennkraftmaschine mit einem kolbenring und einer schmieroeffnungen aufweisenden zylinderlaufflaeche.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1401930A (en) * 1919-08-13 1921-12-27 Wainwright Engineering Corp Piston-ring
CH113788A (de) * 1925-03-31 1926-05-01 Sulzer Ag Kolbenring.
US2287884A (en) * 1940-07-02 1942-06-30 Gen Motors Corp Piston ring
US2554289A (en) * 1948-12-20 1951-05-22 Hastings Mfg Co Piston ring
GB782340A (en) * 1955-04-02 1957-09-04 Sulzer Ag Piston rings
CH373594A (de) * 1959-10-27 1963-11-30 Sulzer Ag Kolbenring

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2303185C2 (ru) * 2003-06-14 2007-07-20 Ман Б. Энд В. Диесель А/С Поршневой двигатель

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