Der von den Enden eines an den Enden offenen Kolbenrings begrenzte Spalt bildet einen Leckagedurchlaß, über den der Bereich oberhalb des betreffenden Kolbenrings mit dem Bereich unterhalb dieses Kolbenrings in Verbindung steht und über den sich der Verbrennungsdruck dementsprechend von oben nach unten ausdehnen kann. Bisher besitzen die an den Enden offenen Kolbenringe nur einen Leckagedurchlaß in Form des durch ihre Enden begrenzten Spalts. Hierbei kann es daher zu einer thermischen Überbeanspruchung des dem Spalt gegenüberliegenden Bereichs des jeweils nächsten Kolbenrings kommen. Dies kann zu einem Verlust der Kolbenringspannung und zu einem Bruch des betreffenden Kolbenrings führen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die lichte Weite und damit der Querschnitt des durch die Enden des Kolbenrings begrenzten Spalts mit zunehmendem Kolbenringverschleiß zunimmt. Dies führt im Laufe des Betriebs zu einem erhöhten Druckaufbau im unteren Bereich, was unerwünscht ist.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß die mechanische und thermische Beanspruchung der Kolbenringe eines Kolbenringpakets vergleichmäßigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ein offener Kolbenring mehrere, im Bereich seines Außenumfangs angeordnete Nuten aufweist.

Mit diesen Maßnahmen lassen sich die eingangs geschilderten Nachteile vollständig vermeiden. Die umfangsseitigen Nuten bilden zusätzliche Leckagedurchlässe, die zu einer zuverlässigen Vergleichmäßigung der thermischen und mechanischen Beanspruchung des jeweils unteren Kolbenrings führen. Zweckmäßig sind jeweils alle Kolbenringe eines Kolbenringpakets in vorstehend angegebener Weise ausgebildet, so daß sich eine Vergleichmäßígung über dem ganzen Kolbenringpaket ergibt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist sichergestellt, daß die Querschnittssumme aller Leckagedurchlässe bei Verschleiß eines erfindungsgemäßen Kolbenrings in etwa gleich bleibt. Im Falle von Verschleiß nimmt die lichte Weite des durch die Enden des Kolbenrings begrenzten Spalts zu. Gleichzeitig nimmt jedoch die Tiefe der umfangsseitigen Nuten ab, so daß die Querschnittszunahme im Bereich des Spalts ausgeglichen oder jedenfalls abgeschwächt wird, so daß über eine lange Lebensdauer hinweg die Druckbeanspruchung der Kolbenringe an- nähernd gleich bleibt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sichern dement- sprechend insgesamt eine vergleichsweise lange Lebensdauer der Kolben- ringe und ergeben somit eine ausgezeichnete Gesamtwirtschaftlichkeit.

Aus der WO 94/12815 ist zwar ein Kolbenring mit umfangsseitigen Nuten bekannt. Dieser bekannte Kolbenring ist jedoch nicht mit einen Spalt begrenzenden Enden versehen, sondern mit einander gasdicht über- lappenden Enden. Im Falle von Verschleiß nimmt der Querschnitt der umfangsseitigen Nuten ab, wodurch eine Druckausdehnung nach unten reduziert wird. Die Folge davon ist, daß die Belastung des obersten Kolben- rings bis zur Bruchgefahr zunimmt, während die Druckbeanspruchung der unteren Kolbenringe unzulässig abnimmt. Hieraus ergibt sich daher kein Vorbild zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann die Querschnittssumme der umfangsseitigen Nuten eines Kolben- rings vorteilhaft etwa 80 % des Querschnitts des von seinen Enden in verschlissenem Zustand begrenzten Spalts betragen. Hierbei handelt es sich um einen optimalen Erfahrungswert, der sicherstellt, daß die Querschnittssumme aller Leckagedurchlässe über eine Betriebsdauer hinweg in etwa gleich bleibt.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß die umfangsseitigen Nuten und der von den Enden begrenzte Spalt gleichmäßig über den Umfang des zugeordneten Kolbenrings verteilt sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders gleichmäßige Verteilung der Beanspruchungen über dem ganzen Umfang.

Vorteilhaft können alle Kolbenringe mit einem Spalt und umfangsseitigen Nuten versehen sein. Hierdurch wird sichergestellt, daß alle Kolbenringe eines Kolbenringpakets annähernd gleichen Beanspruchungen unterliegen.

Gleichzeitig ergibt dies eine einfache Lagerhaltung und Montage.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, daß die Nuten zumindest teilweise parallel zum von den Enden des zugehörigen Kolbenrings begrenzten, vorzugsweise gegenüber der Achse des Kolbens geneigten Spalt verlaufen. Hierdurch wird erreicht, daß die umfangsseitigen Nuten in Folge ihrer Schräge im Betrieb eine zuverlässige Rotation des betreffenden Kolbenrings bewirken, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Vergleichmäßigung der Beanspruchung, insbesondere die Vergleichmäßigung einer thermischen Beanspruchung einer den Kolbenringen zugeordneten, vorzugsweise kolbenseitigen Chromauflage auswirkt.

Zur Vergleichmäßigung der thermischen Belastung über der Höhe der Kolbenringe kann es ferner zweckmäßig sein, wenn die umfangsseitigen Nuten zumindest teilweise unterschiedlich konfiguriert sind, z. B. parallele und unparallele Flanken aufweisen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen ange- geben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung entnehmbar.

In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen : Figur 1 eine Teilansicht eines Zylinder-Kolbenaggregats einer Hubkolbenbrennkraftmaschine im Schnitt und Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kolbenrings.

Die Figur 1 zeigt einen Kolben 1, der in einem Zylinder 2 axial bewegbar angeordnet ist. Das hier dargestellte Zylinder-Kolbenaggregat gehort zu einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, beispielsweise in Form eines Groß- dieselmotors, wie er beispielsweise als Schiffsantrieb Verwendung findet.

Der Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Hubkolbenbrennkraft- maschinen sind an sich bekannt.

Der Kolben 1 ist mit einem aus mehreren übereinander angeordneten Kolbenringen 3 bestehenden Kolbenringpaket versehen. Durch dieses Kolbenringpaket wird der oberhalb des Kolbens 1 sich befindende Verbrennungsraum 4 gegenüber dem unterhalb des Kolbens 1 sich befindenden Kurbelraum 5 abgedichtet. Die Kolbenringe 3 sind jeweils in einer zugeordneten, in den Umfang des Kolbens 1 eingeschnittenen Nut 6 aufgenommen und liegen mit ihrem Außenumfang an der Innenoberfläche des Zylinders 2 an. Die Nuten 6 besitzen gegenüber dem jeweils zugeordneten Kolbenring 3 soviel radiales und axiales Übermaß, daß sich oberhalb und radial innerhalb der Kolbenringe 3 Spalte 7,8 ergeben. Die in diese Spalte 7,8 eindringenden Gase bewirken eine Druckbeaufschlagung der Kolbenringe 3 in radialer und axialer Richtung.

Zwischen den umlaufenen Nuten 6 ergeben sich umlaufende Stege 9, auf denen jeweils ein zugeordneter Kolbenring 3 aufliegt. Die Auflagefläche der Stege 9 ist zur Bewerkstelligung guter Gleiteigenschaften mit einer Chrom- auflage versehen.

Zumindest ein Kolbenring 3 oder jedenfalls die mittleren Kolbenringe 3 sind als an ihren Enden offene Kolbenringe der in Figur 2 dargestellten Art ausgebildet. Im dargestellten, bevorzugten Beispiel soll dies auf alle vier Kolbenringe 3 zutreffen. Es wäre allerdings für Sonderfälle denkbar, den untersten und/oder den obersten Kolbenring 3 als gasdichten Kolbenring mit einander überlappenden Ringenden auszubilden.

Die einander gegenüberliegenden Enden 10,11 der offenen Kolbenringe 3 begrenzen jeweils einen Spalt 12. Der Spalt 12 kann achsparallel verlaufen oder, wie gezeichnet, gegenüber der Achse des Kolbens 1 und dementsprechend auch des Kolbenringpakets und des einzelnen Kolbenrings 3 geneigt sein. Der diesbezügliche Winkelbereich reicht von 0° bis 45°. Der Spalt 12 fungiert als Leckagedurchlaß, über den die Verbrennungsgase vom Bereich oberhalb des betreffenden Kolbenrings 3 zum Bereich unterhalb des betreffenden Kolbenrings 3 gelangen können, so daß alle Kolbenringe 3 des Kolbenringpakets in axialer und radialer Richtung beaufschlagt werden, was eine zuverlässige Dichtwirkung ergibt.

Die vom Bereich oberhalb eines Kolbenrings 3 zum Bereich unterhalb dieses Kolbenrings 3 durchströmenden Gase treffen im Durchströmbereich auf den darunter sich befindenden Kolbenring auf. Um eine örtliche, thermische Überbeanspruchung jedes so angeströmten Kolbenrings 3 zu verhindern und eine möglichst gleichmäßige Beanspruchung zu bewirken, sind die offenen Kolbenringe 3, wie Figur 2 weiter erkennen faßt, mit im Bereich ihres Außenumfangs angeordneten Nuten 13 versehen. Diese Nuten 13, die über die ganze Kolbenringhöhe durchgehen, bilden zusätzliche Leckagedurchlässe. Die Verbrennungsgase werden dementsprechend an mehreren Stellen durchgelassen, was eine übermäßige Beanspruchung an einer Stelle eines jeweils unteren Kolben- rings 3 verhindert.

Im dargestellten Beispiel sind alle Nuten 13 des Kolbenrings 3 in gleicher Weise mit parallelen Flanken versehen, was eine besonders einfache Herstellung ermöglicht. Um die thermische Beanspruchung über der Höhe des Kolbenrings 3 zu vergleichsmäßigen kann es jedoch kann es jedoch manchmal auch zu bevorzugen sein, die Nuten 13 unterschiedlich zu gestalten und/oder mit unparallelen Flanken zu versehen.

Ebenso kann die Richtung des Verlaufs der Nuten 13 in einem großen Bereich von 0° bis 45° gewählt werden um eine gute Vergleichsmäßigung der Belastung zu erreichen. Im dargestellten Beispiel verlaufen die Nuten 13 parallel zum geneigten Spalt 12 des zugeordneten Kolbenrings 3, sind also ebenfalls gegenüber der Achse des Kolbens 1 und damit des Kolbenrings 3 geneigt. Die Neigung der Nuten 13 und des Spalts 12 ergibt eine zuverlässige Drehung des Kolbenrings 3 während des Betriebs, was die Vergleichmäßigung noch verbessert und sicherstellt, daß auch die thermische Beanspruchung der Chromauflage der Stege 9 in zulässigen Grenzen bleibt.

Die Größe und Anzahl der Nuten 13 kann über der Höhe des Kolbenring- pakets variieren. Die Anzahl kann zwischen zwei und acht Nuten 13 liegen.

Zwei Nuten 13 sind mindestens vorgesehen. Im dargestellten Beispiel sind vier Nuten 13 vorgesehen, Die Nuten 13 sind zweckmäßig zusammen mit dem Spalt 12 gleichmäßig am Umfang des zugeordneten Kolbenrings 3 verteilt angeordnet, so daß sich ein gleicher Winkelabstand ergibt.

Hierdurch läßt sich eine besonders gute Vergleichmäßigung der Beanspruchung eines jeweils unteren Kolbenrings erreichen.

Im Laufe des Betriebs verschleißen die Kolbenringe 3 an ihrem Außenumfang. Mit zunehmendem Verschleiß der Kolbenringe 3 nimmt daher die Tiefe der Nuten 13 ab. Die Verringerung der Kolbenringdicke wird durch eine entsprechende Aufweitung der Kolbenringe 3 ausgeglichen, wodurch sich der Spalt 13 entsprechend vergrößert. Mit zunehmendem Verschleiß nimmt dementsprechend der Querschnitt der als Leckagedurchiässe fungierenden Nuten 13 ab und gleichzeitig nimmt der Querschnitt des ebenfalls als Leckagedurchlaß fungierenden Spalts 12 zu. Diese Quer- schnitte sind so aufeinander abgestimmt, daß sich über längere Betriebs- zeiten hinweg in etwa gleiche Gesamtverhältnisse, das heißt ein etwa gleicher Summenquerschnitt ergibt. Hierzu sind die Nuten 13 zweckmäßig so ausgebildet, daß die Summe des Querschnitts aller Nuten 13 im Ausgangszustand nicht größer, zweckmäßig etwas kleiner als der Querschnitt des Spalts 12 des verschlissenen Kolbenrings 3 ist. Eine Querschnittsrate von 60-90 %, vorzugsweise 80 %, hat sich als besonders günstigerwiesen.