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Xolbenkühlung für Verbrennuugskraftmaschinen.
Die Erfindung bildet ein gekühlter Kolben für Verbrennungskraftmaschinen, bei dem durch besondere Anordnung der.. Kühlmittelkanäle und der Kühlflächen eine wirksame Kühlung der Kolbenoberflächen stattfindet.
Es sind gekühlte Kolben bekannt, die zwischen dem Kolbenboden und einem den Kolben tragenden Verbindungsstück der Kolbenstange ringförmige Rippen besitzen, so dass das Kühlmittel in den Raum zwischen den Rippen eingeführt werden kann, wobei der Übertritt desselben von der mittleren Ausnehmung in die Ringkammern und zum Kolbenrand durch radiale Bohrungen in den Rippen ermöglicht wird.
Diese Anordnung ist aber nicht sehr wirksam, da der grösste Teil des Kühlmittels in den Ringkammern unbeweglich ist, sich in kurzer Zeit erwärmt und die Berührungsflächen des kreisenden Kühlmittels mit dem Kolben für rasche Ableitung grösserer Wärmemengen nicht hinreichen. Dies ist insbesondere bei dampfgekühlten Kolben der Fall, da bei diesen der geringere Temperaturunterschied zwischen Kolben und Kühlmittel grössere Wärmeaustauschflächen bedingt.
Beim Kolben nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass an Stelle der Ringkammer zahlreiche dünne, im Wesen radiale Kanäle im Kolbenboden vorgesehen sind, in denen das Kühlmittel in ständiger Bewegung gegen den Kolbenrand strömt.
Die Zeichnung veranschaulicht den Kolben nach der Erfindung in beispielsweisen Ausführungen.
Fig. 1 gibt eine Draufsicht auf die Kolbenrückseite bei abgenommener Kolbenstange wieder und die
Fig. 2 und 3 zeigen weitere Anordnungen der vom Kühlmittel durchströmten Rillen in der Kolbenrückseite.
Der Kolben besitzt einen zylindrischen Rand 2 und ist mit einem System von Rillen 5 versehen, deren Tiefe nicht ganz der Höhe des Kolbenbodens entspricht, da die Rillen 5 von der einen Seite des
Kolbens bis nahe an dessen Aussenseite sich erstrecken, die dem Verbrennungsraum gegenüber liegt.
Durch diese Anordnung der Rillen wird ein dünner Kolbenboden erhalten. Um der Kolben die erforderliche Widerstandsfähigkeit und Festigkeit zu erteilen, ist er mittels Bolzen, die durch Bohrungen 8a reichen, mit einem flanschähnlichen Verbindungsstück der Kolbenstange verbunden. Die Innenfläche des
Verbindungsstückes liegt dicht auf den Rippen an, die durch Ausbildung der Rillen entstehen.
Fig. 1 zeigt eine besondere Form der Rillen, die benachbarte Reihen kreisförmiger Kanäle bilden.
Jede Reihe der Kanäle ist längs einer Evolvente angeordnet, die sich von einer mittleren Ausnehmung j. J des Kolbens bis zu dessen Rand erstreckt. Gewünschten Falles kann eine kreisförmige Rille zur Ver- bindung der Rillenreihen nahe dem Kolbenrand vorgesehen sein. Die kreisförmigen Rillen werden mit
Hilfe von Schneidwerkzeugen hergestellt. Ihre der Kühlflüssigkeit ausgesetzte Oberfläche kann ebenso wie die Oberfläche der zylindrischen Rippen 12 mit Schraubengewinde versehen sein, um die vom Kühl- mittel bespülte Fläche zu vergrössern. Durch dieses Rillensystem wird eine sehr grosse, von der Kühl- flüssigkeit bespülte Fläche und eine Anzahl Rippen 12 erhalten, die zwei Grundformen besitzen.
Die eine
Gruppe Rippen 12a ist nach einer Evolvente gekrümmt und besitzt eine unregelmässige, aus Zylinder- teilen zusammengesetzte Begrenzungsfläche, die anderen Rippen 12b sind zylindrische, von kreisförmigen
Rillen 5 umschlossene Zapfen. Die Zu-und Ableitung des Kühlmittels in den Kolben erfolgt in bekannter
Weise.
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Eine andere Ausbildung der Rillen für das Kühlmittel ist aus Fig. 2 ersichtlich. Der Kolben ist mit einer grossen Zahl kreisförmiger Rillen oder Kanäle 18 versehen, von denen jeder viele andere schneidet.
Diese Kanäle können mit einem Schneidewerkzeug hergestellt werden. In der Mitte wird eine Ausnehmung zum Eintritt und im Kolbenrand ein Ringkanal zum Austritt der Kühlflüssigkeit geschaffen. Kolben dieser Ausbildung sind besonders geeignet, wenn Dampf als Kühlmittel verwendet wird. Überdies sind die Kolben infolge der Anordnung des Verbindungsstückes der Kolbenstange, das mit dem Kolben durch Bolzen vereinigt ist, sehr fest. Der Querschnitt der Bolzen ist zweckmässig gleich dem Querschnitt der Rippen 12 zwischen den kreisförmigen Rillen 5 bei der Ausführung nach Fig. 1 oder dem Querschnitt der vierkantigen Rippen. ? bei der Ausführung nach Fig. 2.
Die beschriebenen Ausbildungen der Rillen sind besonders zweckmässig ; es können aber auch andere Formen verwendet werden. Beispielsweise können die Rillen 20 die Form von Evolventen erhalten (Fig. 3), die strahlenförmig von einer mittleren Ausnehmung des Kolbens zu dessen Rand reichen. Es können auch andere Rillen diese unter einem Winkel schneiden, so dass zwei Gruppen von Rillen vorhanden sind, die sich an verschiedenen Stellen schneiden. Das Herstellen der Rillen mittels Schneidwerkzeugen verursacht Schwierigkeiten ; es ist daher vorteilhaft, die die Rillen begrenzenden Rippen beim Giessen des Kolbens herzustellen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kolbenkühlung für Verbrennungskraftmaschinen, bei der das der Kolbenmitte zugeführte Kühlmittel gegen den Kolbenrand fliesst, gekennzeichnet durch die Mitte und den Rand des Kolbens unmittelbar verbindende, annähernd radiale Kanäle (5, 18, 20), durch die die Kühlflüssigkeit in mehreren dünnen Strömen oder Schichten geleitet wird.