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Kolben fiir einfach-oder doppelt-wirkende Verbrennungskraftmaschinen.
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heissen Gase um die Ringe strömen können. Diese Gasströmung erhöht aber die Temperatur des Kolbens und Zylinders, zerstört die Schmierölschichte und verursacht eine vermehrte Abnutzung der Zylinderinnenwand.
Ein Grund für diese Nachteile ist. dass die Kolbenringe nicht genügend gekühlt sind.
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meidung der Nachteile der ungleichmässigen Ausdehnung durch die ungleichmässige Erhitzung den Kolbenträger mit dem Boden durch eine ringförmige Rippe von V-förmigem Querschnitt zu verbinden, 1. um so eine ringförmige, kegelförmig verlaufende Nut zwischen Kolbenboden und
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Lagern des Verbindungszapfens der Kolbenstange mit dem Kolben und von diesen aufwärts und abwärts weitergeleitet wird.
Da die genannte Rippe aber biegsam ist, eignet sich diese Ausbildung nicht für grosse Kolben, für welche die Erfindung hauptsächlich in Betracht kommt, da sie für Maschinen grosser Leistung und Zylinder von grossem Fassungsraum bestimmt ist.
Die Erfindung besteht nun in einer Ausgestaltung solcher Kolben, deren Boden heim Arbeiten der Maschine auf hoher Temperatur erhalten wird und deren Kolbenringträger trotzdem wirksam gekühlt werden soll. um die angegebenen Nachteile zu vermeiden. Nach der Erfindung ist bei dem Kolben, dessen Boden einen massiven Block zur Wärmeansammlung bildet und dessen zylindrischer Mantel als Träger der Kolbenringe dient, der wassergekühlte, vorteilhafterweise in der Nähe der Kolbenringe möglichst schwach gehaltene Kolbenmantel mit dem ungekühlten Kolbenboden mittels eines ringförmigen, so dünn als möglich gehaltenen Verbindungsstückes starr verbunden, das der Wärme auf ihrem Wege vom Kolbenboden zu den Ringen einen möglichst geringen Querschnitt bietet.
Die Zeichnung veranschaulicht den Kolben nach der Erfindung in mehreren beispiels-
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wieder und Fig. 3 zeigt die Ausbildung eines doppeltwirkenden Kolbens : Fig. 4 ist ein Teil des Kolbens in einer andern Ausführung gleichfalls im Schnitt.
Der geschmiedete oder gegossene Kolben 11 (Fig. 1) wird als ein Stück mit der Kolbenstange 10 hergestellt, so dass der Druck des Treibmittels nicht auf den Kolbenmantel, sondern unmittelbar auf die Kolbenstange übertragen wird. Die Kolbenoberseite 12 kann eben oder, wie veranschaulicht, konkav sein. Der Kolben hat zweckmässig kegelförmige Gestalt. Der als
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den Ringnuten 14 für die Kolbenringe versehen. Der Kolbenmantel ist mit dem Kolbenboden erfindungsgemäss durch ein dünnes ringförmiges Verbindungsstück 15 starr verbunden ; dieses stellt die einzige Verbindung des Kolbenringträgers mit dem heissen Kolbenboden dar.
Eine weitere Verbindung zwischen dem Kolbenmantel und dem Kolbenkörper bildet eine federnde oder wellenförmige Platte 17, die den Innenraum des Kolbens am unteren Ende abschliesst. Diese Platte steht aber nicht in unmittelbarer Verbindung mit dem heissen Kolbenboden und wird überdies gekühlt, so dass, selbst wenn dieser Teil so ausgestaltet wird, dass er eine radiale Stütze des Ringträgers bildet, er nicht die Wärmezuführung zum Kolbenmantel erhöht.
Der Kolben ist in üblicher Weise mittels eines an das untere Ende der Kolbenstange 10 angeschlossenen Kreuzkopfes (nicht dargestellt) und mittels der Zylinderwand geführt ; der Kolbenringträger 13 erfährt daher keine Beanspruchungen quer zur Kolbenbewegung und der ringförmige Teil 15, kann daher sehr dünn sein (z. B. 6-6-5) ! bei einem Kolben von 600-650 MW Durchmesser). Da ein wesentlicher Teil der von den Kolbenringen aufgenommenen -Wärme ihnen durch Leitung vom Kolbenboden 11 übertragen wird, wird durch die geringe Stärke des ringförmigen Verbindungsstüekes 15 erreicht, dass der für die Wärmeleitung zur Verfügung stehende Querschnitt klein und daher die vom Kolbenboden zugeführte Wärmemenge gering ist.
Um die den Kolbenringen zugeführte Wärmemenge noch mehr zu verringern, lässt man in dem durch die Wellenplatte 17 abgeschlossenen Innenraum 16 des Kolbens ein Kühlmittel kreisen, das durch die Kanäle 18, 19, in der Kolbenstange und im Kolbenkörper zu- und abfliesst. Das Kühlmittel, das auch mit dem ringförmigen Verbindungsstück 15 in Berührung kommt, nimmt von ihm Wärme auf, die sonst den Kolbenringen zugeführt werden würde, und verhindert so eine Überhitzung des dünnen Verbrennungsstückes. Um ferner ein Überhitzen der Kolbenringe zu vermeiden, wird der Kolbenmantel so dünn als praktisch möglich ausgeführt.
Hiedurch wird für die durch den Kolbenmantel zu den Ringen strömende Wärme ein Weg von kleinem Durchgangsquerschnitt geschaffen und der Weg für die Wärmeströmung von den Kolbenringen zum Kühlmittel im Innenraum des Kolbens so kurz als möglich gehalten. Der Wärme- übergang zu den Ringen ist somit sehr erschwert und die Wärmeableitung von den Ringen erleichtert.
Das dünne Verbindungsstück 15 nimmt bei der Ausführung von der Anschlussstelle an den Kolbenboden im Querschnitt allmählich ab, um hohe Beanspruchungen zu vermeiden, die
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wie bei der Ausführung nach Fig. 1 ausgebildet, nur ist der Kolbenmantel : 20 nicht als ein Stück mit dem Kolbenboden, sondern als selbständiger zylindrischer Teil hergestellt, de]'an einem Flansch 22 mittels Schraubenbolzen 21 befestigt ist. Der Flansch. 3. 3 hängt mit dem Kolbenboden 11 durch das dünne Verbindungsstück 15 zusammen, das dem Verbindungsstück 15 der Ausführung nach Fig. 1 entspricht.
Diese Ausbildung, bei der der Kolbenmantel mit dem Kolbenboden nur bei. 33 verbunden ist, ermöglicht eine weitere Verringerung der Wärmezuführung zu den Kolbenringen infolge der geringen Wärmeleitfähigkeit der kleinen Verbindungsstelle 23.
In Fig. 3 ist die Anwendung der Erfindung bei einem doppeltwirkenden Kolben gezeigt.
Die Kolbenstange 24 bildet mit dem einen Kolbenboden 25 ein Stück, der mit dem ändern Kolbenboden 26 durch Schrauben 27 verbunden ist. Der so gebildete doppeltwirkende Kolben besitzt die wirksamen Flächen 28, 29. Jeder Kolbenboden 25, 26 hat einen Mantel 31 bzw. 32,
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Enden der Mäntel 31, 32 kann irgendein Verbindungsstück eingeschaltet sein, zweckmässig ein
Ausdehnungsring 33, der den Innenraum des Kolbens abschliesst, so dass in diesem Raume Kühlflüssigkeit kreisen kann, und der eine Ausdehnung der Teile des Kolbens gestattet. ohne dass eine ungünstige Beanspruchung auftritt.
Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführung des Kolbenmantels, die bei jedem der Kolben nach den Fig. 1-3 angewendet werden kann. Damit die Wärme der Kolbenringe leichter an das Kühlmittel abgegeben werden kann, das mit der Innenseite des Kolbenmantels in Berührung ist, sind die Ringnuten 37 begrenzenden Zähne mit Ausnehmungen 35 versehen, die den ebenen Seitenflächen 36 der Ringnuten gegenüberliegen. Die Abmessungen des Kolbenmantels werden an den Seiten 36 so klein gehalten, als es praktisch möglich ist. Aus dem gleichen
Grund sind auch die die Ringnuten begrenzenden Zähne 13 (Fig. 1) bei den früheren Aus- führungen dünn gehalten, um den Weg des Wärmestromes von den Kolbenringen zum Kühl- mittel so kurz als möglich zu machen.
Die Stärke des Verbindungsstückes 15 und die Abmessungen des Kolbenmantels werden derart bestimmt, dass sie die mechanischen Beanspruchungen leicht aushalten können ; aus wärmetechnischen Gründen müssen die Abmessungen aber so klein als möglich gehalten werden.
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Die Erfindung ist von besonderem Wert für Kolben, die während des ganzen Verbrennungshubes unter Einwirkung der Verbrennungsgase stehen und eine Temperatur von mindestens 450 C auszuhalten haben. Gewöhnlich wird ein solcher Kolben, wie dargestellt. mit einem Kolbenboden von grosser Stärke in der Richtung der Kolbenlängsachse ausgestattet.
Die Erfindung kann aber auch für Kolben anderer Ausführung verwendet werden, bei denen die Kolbenringe keine nachteilige Erhitzung erfahren sollen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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oder die Kolbenböden je einen Block von verhältnismässig grosser Masse bilden und mit einem zylindrischen Mantel als Träger der Kolbenringe versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der wassergekühlte, vorteilhafterweise in der Nähe der Kolbenringe möglichst schwach gehaltene Kolbenmantel (13) mit dem ungekühlten Kolbenboden (11 oder 25, 26) mittels eines ring-
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