CH201725A - Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

      Kolben,    insbesondere für     Brennkraftmaschinen.       Die     Erfindung    betrifft einen     Kolben,,der     durch     ein.        Kühlmittel    .gekühlt wird und bei  dem die     Kolbenringe    in einiger Entfernung  vom Kolbenboden angeordnet sind, insbeson  dere für     Brennkraftmaschinen,    und bezweckt,       einerseits    den     Wärmeabfluss    über die dem       Kolbenboden.        zunächstliegenden        Kolbenringe     einzudämmen, um eine wesentliche Herab  setzung der mittleren Temperatur :

  dieser       Ringe    zu erzielen     und,die    S     chmierung    dieser  Ringe zu     verbessern,    anderseits :die infolge  der Wärmedehnungen und Wärmespannun  gen     auftretende,,die        Abdichtung    :der Kolben  ringe beeinträchtigende Verformung der  Nuten dieser Ringe zu vermindern.  



  Für einen     einwandfreien    rauf der Kol  benringe im Zylinder ist     es        notwendig,    dass  die     Lauffläche    der     Ringe    immer .genau  parallel zur Zylinderachse     steht,    auch wenn  der Kolben im     Betrieb    hoch erhitzt ist. Bei       hochbelasteten    Maschinen ist     es        besonders    bei  hoher     Kolbengeschwindigkeit    noch wichtig,       da:ss    die Temperatur der Kolbenringe mög  lichst     niedrig    gehalten wird.

   Bei     bekannten       Kolben von     Brennkraftmaschinen    sind aus       Festigkeitsgründen    zwischen dem Kolben  boden und dem     zylindrisohen    Mantel des       Kolbens    dicke     Übergänge    mit grossem     Ab-          rundun;gsradius    vorgesehen. Dies hat den       Nachteil,        :dass    eine sehr grosse Wärmemenge  über die .dem Kolbenboden     zunächstliegenden     Kolbenringe abfliesst, so dass die Temperatur       ,dieser    Ringe sehr hoch ist.

   Ausserdem ergibt  sich eine beträchtliche     Verformung    der       Seitenwand    der Nuten für die dem Kolben  boden     zunächstliegenden    Kolbenringe, sowie  bei     unterteilten    Kolben eine Verformung des       Befestigungsflansches    des     innern    Kolbenteils.  



  Nun ist zwar schon vorgeschlagen wor  den, den     Abfluss    der vom Kolbenboden auf  genommenen Wärme     durch    eine besondere       Küblmittelführung    längs des Kolbenbodens  mittels zum Beispiel in Spiralen am Kolben  boden     angeordneter,        das    Kühlmittel führen  der Rippen zu     verbessern.    Jedoch     ist    der  Einfluss dieser Massnahme auf -die Verminde  rung der über die Kolbenringe abfliessenden       Wärraemen,ge        gering.         Die Erfindung vermeidet die genannten  Nachteile dadurch.

       da.ss    der Kolbenmantel  zwischen dem Kolbenboden und dem ihm zu  nächstliegenden Kolbenring eine den     Wä        rme-          durchfluss    hemmende     Ausbildung,    z.

   B. eine       Einschnürung,    aufweist,     während    in dem  vom Kolbenboden begrenzten Kühlraum     dein          Wärmefluss    dienende Ausgleichsrippen, die  an ihrer in den Kühlraum hineinragenden  Kante einen Wulst aufweisen, angeordnet  sind, damit trotz der den     Wärmedurchfluss     hemmenden Ausbildung des     Kolbenmantels     der Abfluss der in den Kolbenboden über  gehenden Wärmemenge nicht erschwert ist.  



  Auf der     Zeichnung    ist als Ausführungs  beispiel der Erfindung ein Kolben für eine  vertikale Maschine schematisch dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt einen Längsschnitt durch  einen     einfachwirkenden    Kolben einer Brenn  kraftmasehine       Fig.    ? zeigt einen Querschnitt     11-II     durch den Kühlraum des Kolbens.  



  Der Kolben. besitzt einen Kopfteil 1. mit.  dem Kolbenboden 2, dem Mantelteil 3. in  welchen Nuten für die     Kolbenringe    4 ein  gearbeitet sind, und dem Befestigung     s-          flansch    5 zur Verbindung des Kopfteils 1  mit dem Mantelteil 6. Der Deckel 7 schliesst  den Kühlraum 8 im     Kopfteil    1 auf der dem  Kolbenboden entgegengesetzten     .Seile    ab. Das       Ki9hlmittel    wird durch die Posaune 9     zu-          geführt,    während die     Posaune    10 zum Ab  leiten des Kühlmittels dient.

   Der     Flansch     11. des     31antelteils    6 ist gleichzeitig mit     dür     Kolbenstange 12 durch die Bolzen 13 am  Flansch 5 befestigt.  



  Da die Kolbenringe 4 in einiger Ent  fernung vom Kolbenboden 2 angeordnet sind,  ist es möglich, dass der     Kolbenmantelteil    3  zwischen dem Kolbenboden ? und dem ihm       zunäch:stliegenden        Kolbenring    4 eine den       Wärmedurchfluss    hemmende     Einsehnürung     14 aufweist.

   Ausserdem sind in dem Kühl  raum 8 mehrere dem     Wärmeabfluss    dienende  Ausgleichsrippen 15 angeordnet, damit trotz  der     Einsehnii.rung    14 der     Abfluss    der vom       Verbrennungsraum    auf den     Kolbenboden    2         übergehenden        Wärinenietige    nicht erschwert  ist.

   Die Ausgleichsrippen 15 weisen an ihrer  in den Kühlraum 8     hineinragenden        Kante     einen Wulst 16 auf, der möglichst weit ent  fernt von     dem    die Kolbenringe 4 enthalten  den Teil 3 des     Kolbenmantels    eine grössere  Wärmemenge vom Kolbenboden ?     ableitet.     



  Die vom Kolbenboden aufgenommene       Wärme        findet    einen vorzüglichen     Leiter    in  dem Kolbenmantel, so dass vor allem bei den       his    jetzt: üblichen Kolben mit einem     dureli     die Festigkeit bedingten, mit grosser     Abrun-          d.iing    ausgeführten Übergang vom Kolben  boden in den Kolbenmantel eine sehr grosse       Wärmemenge    nicht durch das den Kolben  boden     bespülende    Kühlmittel     abgeleitet    wird,

    sondern über den     Mantel    und die Kolben  ringe zur Zylinderwand und von dort in       das        Kühlwasser    im Zylinderkühlraum über  geht. Es ist     begreiflich,    dass die     Kolbenring < ;

       dabei hohe Temperaturen annehmen, die die       Wirkung    des     Schmiermittels    für die     Kolben-          rince        beeinträehti,gen.    Die     Einschnürung    14  verringert nun die Wanddicke der     'Seiten-          wand    3 von     d,,    auf     d1        (Fig.    1).

   Infolgedessen       ':-erringen    sich auch die vom Kolbenboden       über    den     Kolbenmantelteil    3     sekundlich.    ab  fliessende Wärmemenge, da der ringförmige       Querschnitt    an der Stelle des engsten Teils der       Einsehnürung    14 nur eine kleine Fläche bildet.

    Die     Aiagleiclisrippen    15 sind allseits vom       Kühlmittel        umspult.    Die vom     Kühlmittel        be-          spülte    Fläche im Kühlraum vom Kolbenboden  bis     etwa    zur Höhe des obersten     Kolbenringes    4  ist infolge der     Ai.sgleichsrippen    wesentlich  grösser als die Fläche der     Kühlraummandung     allein.

   Der grössere Teil der Wärme geht nun  vom Kolbenboden 2 in die     Rippen    15 und von       dort        in        das     Durch die       Einschnürung    wird der     oberste        Kolbenring    4  auch besser gekühlt, da das Kühlmittel nun  auch oben näher an ihn herankommt.

   Ins  besondere ist: in dem Wulst 16 ein wärme  leitender Materialquerschnitt vorhanden, der       eine,    grössere Wärmemenge zum Kolbenkühl  wasser ableiten kann und dabei von den       Kolbenringen    4 und dem     Kolbenmantelteil    8  weit entfernt ist,      Das Mass -der     Einschnürung    14 ist in  geringem Masse durch     Festigkeitsgründe    be  schränkt, weil ja die     Rippen    15 den Verbren  nungsdruck vom Kolbenboden 2 unmittelbar  auf den     Befestigungsflansch    5 ableiten. Auch  bilden die Rippen 15 eine     Verstärkung    der  Ecke zwischen ,dem Kolbenboden 2 und dem       Kolbenmantelteil    3.

   Diese Ecke behält auch  im Betrieb ihr     gezeichnetes    Profil bei,     so,dass     ein Zusammendrücken     insbesondere    der ober  sten     Kolbenringnut    an ihrem äussern Rande  und damit ein Festklemmender betreffenden  Kolbenringe 4 vermieden ist. Trotzdem die  Rippen 15 die Deformation der betreffenden  Ecke     vollständig        unterbinden,    treten an  ,dieser Ecke infolge der grossen Anzahl  Rippen und der dadurch bedingten inten  siven Kühlung nur verhältnismässig geringe       Wärmespannungen    auf.  



  An Stelle der     Einschnürung    14 könnte  im     Kolbenmantelteil    3 auch eine mit einem  wärmeisolierenden Stoff ausgefüllte     Nute          vorgesehen    sein. Diese     Nute    kann auf der       innern    oder auf der äussern Seite des     Kolben-          mantelteils    3 angeordnet sein. Bei ungeteil  ten Kolben würden sich die Ausgleichs  rippen vom     Kolbenboden        bis    zum Befesti  gungsflansch für den dem Kolbenboden  gegenüberliegenden     Abs-chluss,deckel    des Kühl  raumes 8 erstrecken.

   Die Erfindung kann  auch bei     doppeltwirkenden    Kolben angewen  det werden. Die     Gesamtkühlfläche    der Aus  gleichsrippen kann     mindestens    gleich der  Kühlfläche des Kolbenbodens und der an-    schliessenden Seitenwand bis zur Höhe des  obersten Kolbenringes sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kolben, der durch ein Kühlmittel ge kühlt wird und bei .dem die Kolbenringe in einiger Entfernung vom Kolbenboden an geordnet sind, ineebesondere für Brennkraft maschinen, dadurch .gekennzeichnet, dass der Kolbenmantel zwischen dem Kolbenboden und dem ihm zunächstliegenden Kolbenring eine den Wärmedurchfluss hemmende Aus bildung aufweist, während in dem Kühlraum dem Wärmefluss dienende Ausgleichsrippen,

   die an ihrer in den Kühlraum hineinragenden Kante einen Wulst aufweisen, angeordnet sind, damit trotz der den Wärmedurehfluss hemmenden Ausbildung des Kolbenmantels der Abfluss der in den Kolbenbaden, über gehenden Wärmemenge nicht erschwert ist. UNTERANSPRüCHE 1.

   Kolben nach Patentanspruch, :dadurch ge kennzeichnet, dass die Kühlfläche der Ausgleichsrippen mindestens gleich -der Kühlfläche des Kolbenbodens und des an sehliessenden Teils des Kolbenmantels bis zur Höhe des innersten Kolbenringes ist. 2. Kolben nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Ausgleichsrippen eine durchgehende Verbindung zwischen dem Kolbenboden, der Seitenwand und einem daran anschliessenden Flansch bil den.