Trunk-Kolben

Ein Tauchkolben ist ein länglicher, offener hohler Kolben, der in einfachwirkenden Motoren verwendet wird, am häufigsten in großen langsam laufenden Marinedieselmotoren. Anstatt eines massiven Kolbens, der über eine Stopfbuchse mit einer separaten Stange verbunden ist, schwenkt die Pleuelstange direkt im Innern des hohlen Kolbens. Dies spart den äußeren Kolbenstab, den Kreuzkopf und die Stopfbuchsendichtung, die sonst zum Abdichten am Zylinderkopf nötig wäre.

Der Kolben ist als dünnwandiger Zylinder mit offener Unterseite bearbeitet. Das kleine Auge der Pleuelstange sitzt in dieser Hohlung und wird durch einen Bolzen gehalten, der eine Bewegung ermöglicht, wenn die Stange während des Betriebs schaukelt. Kühlöl oder Meerwasser kann durch den hohlen Kolben zirkulieren, um die Wärmeleitung zu regeln, was bei großen Motoren kritisch ist, da die Kolbenkopftemperaturen 300 Grad Celsius übersteigen können. Das offene Ende zeigt zur Kurbelwellenseite des Zylinders, weg vom Verbrennungsraum.

Bedeutung in Marinemotoren

Tauchkolben sind Standard in großen Zweitakt-Marinemotoren, die mit 100 bis 300 U/min laufen. Sie sind leichter und kompakter als ein gleichwertiger massiver Kolben mit äußerer Stangenanlage, was die Höhe des Motorblocks senkt und die Struktursteifigkeit verbessert. Die fehlende Stopfbuchse bedeutet weniger Undichtstellen und einfachere Wartung auf Schiffen, die weit entfernt von Reparaturwerften operieren. Dagegen verwenden kleine und mittellaufende Viertakt-Motoren typischerweise Massivkolben mit äußerer Stange und Kreuzkopf, was eine bessere Lastverteilung und leichteren Stangenwechsel ermöglicht.

Die hohle Bauweise erzeugt einen Kompromiss: Tauchkolben erleben höhere Biegespannungen in den Kolbenwandungen, weil die Verbrennungslast wie bei einem dünnwandigen Träger über den hohlen Querschnitt übertragen wird. Konstrukteure gleichen dies durch hochfeste Aluminium-Legierungen oder Gusseisen aus und durch sorgfältige Kontrolle des Spiels zwischen Kolben und Bohrung. Verschleiß zwischen der äußeren Kolbenwandung und der Zylinderlaufbuchse ist ein bekannter Ausfallmodus, wenn die Kühlung unzureichend ist oder wenn die Kraftstoffqualität zu Ablagerungen an der Kolbenkrone führt.

Der Begriff Tauchkolben bezieht sich auf den Kolberkörper selbst, der einem Koffer oder Gehäuse ähnelt. Der Kolben wird oft als Tauchkolben bezeichnet, auch wenn keine Gegenüberstellung mit anderen Bauarten besteht, denn der Name beschreibt einfach seine hohle, umhüllende Geometrie. Ältere Fachbücher nennen diese Anordnung manchmal offenen Kolben oder hohlen Kolben, aber Tauchkolben ist der Standard-Fachbegriff in der Marine- und Dieselmotorenkunde.