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Kühleinrichtung für das Schmieröl von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für das Schmieröl von Brennkraftmaschinen mit einer durch den Fahrtwind oder den Luftstrom eines Gebläses gekühlten Ölwanne, deren Boden mit mindestens einem Kanal versehen ist, oberhalb dessen ein Zwischenboden angeordnet ist, wobei das oberhalb des
Zwischenbodens kreisende Schmieröl vom seitlichen Umfang der Ölwanne dem mittig gelegenen Saug- raum der Ölpumpe zuführbar ist.
Um eine Kühlung des Öles zu erzielen, ist es bekannt, den Fahrtwind oder einen von einem Gebläse erzeugten Luftstrom an den Aussenwänden der Ölwanne entlang oder durch diese zu leiten. Derartige Kühleinrichtungen sind konstruktiv wesentlich einfacher und weisen eine höhere Betriebssicherheit auf, als in den Ölkreislauf eingeschaltete Ölkühler. Sie eignen sich insbesondere für kleine Motoren.
Bei bekannten Ausführungen von Kühleinrichtungen dieser Art wird das vom Triebwerk abgeschleuderte Öl durch Leitrippen oder-bleche über die gekühlten Wände des Kurbelgehäuses oder der Ölwanne geleitet, wodurch ein intensiver Wärmeaustausch zwischen dem Öl und der Luft erreicht wird.
Diese bekannten Einrichtungen erfüllen jedoch die Aufgabe einer ausreichenden Ölkühlung nur unvollkommen. weil sie nur einen Teil des zu kühlenden Öles erfassen und der Wärmeübergang infolge der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit des ablaufenden Öles nicht hoch ist.
Es ist auch bekannt, am Boden der Ölwanne einen Zwischenboden vorzusehen, der zur Verbindung des darunterliegenden Raumes mit dem darüberliegenden Raum des Ölsumpfes mit einer Durchbrechung versehen ist. Unterhalb des Zwischenbodens ist ein mäanderförmiger Kanal vorgesehen, durch den das durch die Durchbrechung strömende Öl dem Saugraum der Ölpumpe zufliesst. Ein ähnlicher mäanderförmiger Kanal, durch den das Öl dem Saugraum der Ölpumpe zugeführt wird, ist auch der deutschen Patentschrift Nr. 1108 513 zu entnehmen. Diese Kanäle dienen dazu, das Öl entlang dem gekühlten Boden der Wanne über einen längeren Weg zu führen und derart hinreichend zu kühlen.
Derartige mäanderförmige Kanäle weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie mehrfache Umlenkungen der Strömungsrichtung um 1800 bedingen, wodurch der Strömung ein grosser Widerstand entgegengesetzt wird. Aus diesem Grunde müssen die Kanäle eine relativ grosse Breite aufweisen, was bei dem nur beschränkt zur Verfügung stehenden Raum zur Folge hat, dass der Weg, den das Öl geführt wird, relativ kurz ist und somit nicht immer eine hinreichende Kühlung erzielt werden kann.
Andere bekannte Kühleinrichtungen weisen den Nachteil auf, dass bei der Rückkühlung des Öles nur ein Teil desselben erfasst wird bzw. zur Erfassung des gesamten Öles mehrere Ölpumpen erforderlich sind.
Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Zuströmöffnung, durch die das Öl in das Kühlsystem gelangt, unterhalb des Ölspiegels in der Ölwanne liegt. Erfahrungsgemäss können sich in der Ölschicht über dem geschlossenen Kühlsystem Zonen ausbilden, in denen das Öl ruht, weil die Zuströmung zum Kühlsystem nur aus der unmittelbaren Umgebung der Öffnung erfolgt. Die ruhenden oder nur sehr träge fliessenden Ölanteile nehmen dabei weniger an der Schmierung teil und konnen auch kaum Wärme abgeben.
Bei einer weiterhin bekannten Ausführung einer Ölwannenkuhlung wird das Schmieröl in einem
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dünnen Film durch gewundene Wege, die von Leitrippen gebildet werden, über den durch Luft gekühlten
Boden der Ölwanne bewegt. Das Öl fliesst dabei von einer Zuströmöffnung durch mehrere Kanäle, in denen es mehrfach umgelenkt wird, zum Saugkanal der Ölpumpe.
Der mit dieser Ausführung erreichbare Weg des Öles über gekühlte Flächen ist relativ kurz, so dass die Kühlwirkung nicht hoch ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Ausführung ist der hohe Saug- widerstand, der für die Ölpumpe insbesondere bei kaltem Öl durch die kleinen Querschnitte entsteht, die zur Bildung des dünnen Filmes erforderlich sind.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, die oben angeführten Nachteile bekannter Systeme der
Kühlung des Schmieröles in der Ölwanne oder im unteren Teil des Kurbelgehäuses einer Brennkraftma- schine zu vermeiden und insbesondere einen besseren Wärmeaustausch zwischen dem heissen Öl und der
Kühlluft zu erzielen als das bei den bekannten Ausführungen möglich ist. Dies wird erfindungsgemäss da- durch erzielt, dass zur Erzeugung der kreisenden Bewegung des Schmieröles oberhalb des Zwischenbodens eine mit überschüssigem Schmieröl gespeiste Düse etwa waagrecht in den Ölsumpf einragt und dass zwi- schen dem Zwischenboden und dem Boden der Ölwanne ein von einer aussermittigen Durchbrechung des
Zwischenbodens zum Saugraum der Ölpumpe führender, spiralförmig verlaufender Kanal vorgesehen ist.
Die Kühleinrichtung weist somit einen Kühlkanal auf, der nach einer Spirale verläuft, wobei der
Saugraum der Ölpumpe im Kern der Spirale und die Einströmöffnung an ihrem äusseren Ende angeordnet sind. Der Kühlkanal besitzt aus giesstechnischen Gründen vorzugsweise einen oben offenen U-Querschnitt, wobei dessen untere, im wesentlichen waagrechte Begrenzung vom Boden der Ölwanne oder des Kurbelgehäuses und die Seitenwände von aus diesem Boden aufragenden, mit der Bodenwand zusammengegossenen Rippen gebildet sind. Nach oben ist der Kühlkanal durch eine Platte abgedeckt.
Im Interesse einer für hohe Wärmeaufnahme aus dem Öl möglichst grossen Oberfläche der Kanalwandungen und um eine grosse Zahl vonspiralwindungen und damit einen möglichst langen Weg des heissen Schmieröles über die von unten durch Luft gekühlte Bodenwand der Ölwanne oder des Kurbelgehäuses zu erreichen, wird das Verhältnis der Höhe zur Breite des Kanalquerschnittes vorzugsweise nicht unter etwa 1 gewählt. Der absolute Querschnitt des Kanals bestimmt sich aus der üblicherweise einzuhaltenden Sauggeschwindigkeit der Ölpumpe.
Im Zwischenboden kann ein Ventil vorgesehen sein, um zu verhindern, dass bei kaltem und damit zähem Öl der Saugstrom abreisst. Durch dieses kann, unter Umgehung des spiralförmigen Kühlkanals, die Ölpumpe direkt aus dem ölgefüllten Raum oberhalb des Kühlkanals gespeist werden.
Um die Ausbildung von Zonen geringer Ölbewegung und eines damit verbundenen Wärmestaues in grösserer Entfernung von der Einströmöffnung zu verhindern, wird das durch ein Überdruckventil von der Druckleitung abgesteuerte und für den Schmierkreislauf nicht benötigte Öl zu der Ölwanne geführt und wird über der den Kühlkanal abdeckenden Platte, etwa parallel zu dieser, durch eine Düse unterhalb des Ölspiegels. so in das Öl geleitet, dass dieses in eine kreisende Bewegung versetzt wird. Auf diese Weise wird das über der Platte stehende, aus den Schmierstellen zurückgeflossene heisse Öl mit kühleren Ölanteilen vermischt und zwangsläufig zur Einströmöffnung des Ölkanals bewegt.
DerspiralförmigenBewegung des gesamten im Motor umlaufendenöles wird infolge der Vermeidung scharfer Umlenkungen kein besonderer Widerstand entgegengesetzt, wodurch das Öl mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit, auf einem langen Weg, über die gekühlte Bodenfläche geleitet wird.
Zusammen mit der Ölbewegung in dem ölgefüllten Raum über dem Kühlkanal wird infolge des durch eine Düse einströmenden Öles ein Höchstmass von Wärmeabfuhr aus dem Schmieröl gewährleistet.
Bei thermisch geringer belasteten Brennkraftmaschinen kann es zur Erzielung einer ausreichenden Ölkühlung genügen, entweder den spiralförmigen Ölkanal auf dem Boden der Ölwanne oder die waagrecht abstehende Düse anzuordnen, durch die das Öl in eine kreisende Bewegung gerät und derart an den von Luft gekühlten Wänden der Ölwanne vorbeigeführt und gekühlt wird.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. l eine Ölwanne einer Brennkraftmaschine im Querschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 und Fig. 2 die Draufsicht auf die Bodenfläche der Ölwanne nach Fig. 1.
Die Ölwanne 1 ist mit einem Boden 2 versehen, dessen aussenliegende Fläche Kühlrippen 3 trägt, die vom Luftstrom umspült werden. Die innenliegende Fläche des Bodens 2 ist mit einer Leitrippe 4 versehen, die die Form einer Spirale aufweist, deren Anfang mit der Bezugszahl 6 und deren Ende mit der Bezugszahl 5 versehen ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Bodenplatte 2 mit der Leitrippe 4 und den Kühlrippen 3 aus einem Stück gegossen. Durch die Leitrippe 4 wird eine nach oben offene Rinne mit U-förmigem Querschnitt gebildet.
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Oberhalb der durch die Leitrippe 4 gebildeten Rinne ist eine Platte 7 angeordnet. Dadurch entsteht ein geschlossener Kühlkanal 8, dessen Höhe grösser ist als dessen Breite. Durch diesen Kanal fliesst, wie durch Pfeile gezeigt, von einer in der Platte 7 ausgesparten Öffnung 9, das gesamte umlaufende Öl zum Saugraum 10 einer nicht dargestellten Ölpumpe. Im Saugraum 10 trägt die Platte 7 an ihrer Unterseite ein Ansaugsieb 11, in das durch eine Öffnung 13 in der Platte 7 hindurch die Saugleitung 12 einragt. Die Öffnung 13 weist einen grösseren Durchmesser als das Saugrohr 12 auf, um dieses bei der Montage der Ölpumpe 1 leicht einführen zu können. Diese Öffnung 13 ist durch eine lose aufliegende Scheibe 14 abgedeckt.
Innerhalb des Saugraumes 10 ist in der Platte 7 weiters einKurzschlussventil 15 angeordnet, das eine direkte Verbindung des ölgefüllten Raumes 16 über der Platte 7 mit dem Saugraum 10 bildet. Soferne bei kaltem Öl, infolge zu hoher Ölzähigkeit, der Saugstrom im Kühlkanal 8 abreisst, kann somit über das Ventil 15 Öl nachfliessen.
In Fig. 1 ist weiters eine Rohrleitung 17 dargestellt, durch die über ein Überdruckventil der Druckleitung der Ölpumpe abgesteuertes Öl in die Ölwanne 1 geleitet wird. Das Öl strömt dabei durch die Düse 18 unterhalb des Ölspiegels 19 in das im Raum 16 über der Platte 7 befindliche Öl ein und bringt dieses in eine durch Doppelpfeile angedeutete, kreisende Bewegung in Richtung auf die Einströmöffnung 9 hin.