Einrichtung zur Kühlung des Kolbens in einem Motor Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kühlung des Kolbens in einem Motor mit sich ineinanderschiebenden Posaunenrohren zur Zufüh rung von Flüssigkeit zu einem geradlinig hin und her bewegten Kolben und zum Ableiten der Kühl flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, aus dem Kolben.
Derartige Rohrleitungssysteme sind seit langem bekannt und finden insbesondere zur Kolbenkühlung von Dieselmaschinen und Gasmaschinen die mannig faltigste Anwendung. Jedoch ist es bei derartigen Kolbenkühlsystemen oft zu Brüchen gekommen, deren Ursache man sich nicht recht erklären konnte. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass diese Zerstörungen des Kolbenkühlsystems durch periodische örtliche Unterschreitungen des Dampf druckes in der Kühlflüssigkeit erklärt werden können. Wird der Dampfdruck in der Kühlflüssigkeit aber an irgendeiner Stelle unterschritten, so bildet sich ein mit Dampf gefüllter Hohlraum, der beim Wieder anwachsen des Flüssigkeitsdruckes schlagartig ver schwindet (daher hierfür die Bezeichnung Wasser schlag ).
Hierdurch können an dieser Stelle so starke Schläge auf den Werkstoff entstehen, dass sie zur Zerstörung des Kühlsystems führen. Auch dann, wenn der Dampfdruck noch nicht unterschritten wird, können an den Rohren und ihren Halterungen durch die starken Druckschwankungen (Erzitterungen) Brüche auftreten.
Die Erfindung bezweckt, durch besondere Ge staltung des Rohrleitungssystems derartige Brüche zu verhindern und eine Benutzung solcher Systeme insbesondere bei Dieselmaschinen und Gasmaschinen auch bei grösseren Drehzahlen, höheren Tempera turen der Kühlflüssigkeit und grösseren Abmessungen trotz niedriger Zulaufdrücke der Flüssigkeit zu ge statten.
Erfindungsgemäss wird zur Kühlung des Kolbens in einem Verbrennungsmotor eine Einrichtung ver wendet, die ein Rohrleitungssystem mit sich inein ander schiebenden Posaunenrohren zur Zuführung der Kühlflüssigkeit zum geradlinig hin und her be wegten Kolben und zur Ableitung der Kühlflüssig- keit aus dem Kolben aufweist, bei dem die Rohr querschnitte derart bemessen sind, dass wenigstens auf einer Seite von Zu- und Ablaufseite, auf welcher Strömungen der Kühlflüssigkeit relativ zum bewegten Rohr in beiden Richtungen möglich sind, die mittlere reziproke Querschnittsfläche
EMI0001.0013
der bewegten,
mit ihrem offenen Ende vom Kolben fortzeigenden Posaune grösser ist als die mittlere rezi proke Querschnittsfläche des winkelig zur Kolben achse verlaufenden Verbindungsrohres, das unmittel bar an diese bewegte, gerade verlaufende Posaune anschliessend beginnt und mit seinem Eintritt in die Kolbenstange endigt.
Hierbei bedeuten F die innere Querschnittsfläche senkrecht zur Strömungsrichtung an einem Punkt des Leitungsstückes, l die Länge von einem Ende des Leitungsstückes bis zum ge nannten Punkt, wobei entlang der die Schwerpunkte der einzelnen innern Querschnittsflächen F der Lei tung verbindenden Linie gemessen wird, L die Länge des jeweils betrachteten Leitungsstückes, die ebenso stets entlang der Verbindungslinie der Schwerpunkte der senkrecht zur Strömung stehenden innern Quer schnittsflächen gemessen wird.
Bei einem Abschnitt der Rohrleitung, der in mehrere nebeneinander verlaufende Rohrleitungen aufgeteilt ist, wird die mittlere reziproke Querschnitts- fläche in folgender Weise bestimmt: Die Reziprokwerte der mittleren reziproken Quer schnittsflächen der einzelnen nebeneinander verlau fenden Leitungsstücke werden addiert. Der Reziprok wert dieser Summe ist dann die mittlere reziproke Querschnittsfläche des aufgeteilten Leitungsstückes.
Der Adsdruck Zulauf- und Ablaufseite wird stets auf den Kühlraum bezogen, welcher den von der Kurbel abgekehrten Kolbenboden kühlt. Zur Zulaufseite z. B. gehören also die Rohrstücke, durch die die Kühlflüssigkeit diesem Kolbenkühlraum zu fliesst. Diese Definition ist bei Kolben mit zwei Kühl räumen wichtig. Es werden stets nur Rohrleitungs- stücke der gleichen Seite, also nur der Zulauf- oder Ablaufseite untereinander verglichen.
Die Strömung der Flüssigkeit in beiden Richtun gen (bezogen auf das bewegte Rohr) ist so lange mög lich, als nicht ein Rückschlagventil in einer Zufluss- leitung dies verhindert oder das bewegte Rohrlei tungssystem von einem Freistrahl gespeist wird. Die Speisung durch den Freistrahl ermöglicht auf Zulauf und Ablaufseite die Strömung nur in einer Richtung (bezogen auf das bewegte Rohr), während die Wir kung des Rückschlagventils nur auf die Zulaufseite beschränkt ist. Durch diese Massnahme werden näm lich die Strömungsverhältnisse grundlegend geändert, so dass der mit der Erfindung bezweckte Schwin gungszustand sich nicht einstellen kann.
Die Fig. 1 bis 3 stellen Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäss ausgeführten Einrichtungen bzw. von Rohrleitungssystemen dar, wobei einander ent sprechende Teile in allen Figuren mit der gleichen Nummer bezeichnet sind.
Im einzelnen zeigt: Fig. 1 eine Ausführungsform einer Maschine mit zwei Kolbenkühlräumen. Die mittlere reziproke Quer schnittsfläche der Verbindungsrohre 12 ist auf Zu- und Ablaufseite kleiner als die der bewegten Posau nen 1 und der Leitungen 14 innerhalb der Kolben stange, Fig. 2 eine Ausführungsform für eine Maschine mit unregelmässigem Querschnittsverlauf über der Länge bei einigen Rohrleitungsstücken. Die mittlere reziproke Querschnittsfläche der Verbindungsrohre 12 ist auf Zu- und Ablaufseite kleiner als die der bewegten Posaune 1 und der Leitungen innerhalb der Kolbenstange.
Die Leitungen in der Kolben stange enthalten kurz vor dem Eintritt in den Kolben schräg verlaufende Stücke.
Fig. 3 eine Ausführungsform einer Verbindungs leitung, die in zwei nebeneinander laufenden Leitun gen 6 aufgespalten ist. Die mittlere reziproke Quer schnittsfläche dieser Verbindungsleitung ist kleiner als die der bewegten Posaune 1 und der Leitung 14 in der Kolbenstange.
Der einfachen Darstellung halber ist die Fig. 2 so gewählt, dass die Rohrleitungsteile in einer Ebene liegen. Das muss jedoch im allgemeinen nicht so sein. Die Figuren sind zum Teil in ihren Abmessungen etwas verzerrt dargestellt. In Fig. 1 sind die Rohr stücke 12 untereinander gezeichnet. Sie liegen in Wirklichkeit hintereinander, ebenso wie die neben einander gezeichneten Windkessel.
Zweckmässigerweise benutzt man bei allen Rohr leitungen Rohre mit einer über ihren Längen konstan ten innern Querschnittsfläche. Dann aber genügt es, jeweils die Reziprokwerte der innern Rohrleitungs- querschnitte zu vergleichen, ohne dass man den vor stehend angegebenen Integralausdruck heranzuziehen braucht.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Maschine mit zwei Kolbenkühlräumen. Das Wasser gelangt zu nächst in den Zuflusswindkessel, wenn es einem zu einem Zylinder gehörigen Kolbenkühlsystem zuge führt wird. Aus dem Windkessel fliesst das Wasser dann in die äussere Posaune 2. In der äussern Posaune schiebt sich entsprechend der Kolbenbewegung die innere Posaune 1 auf und ab. Innere und äussere Posaune sind durch eine Stopfbüchse gegeneinander abgedichtet. Aus der innern Posaune auf der Zulauf- seite gelangt die Kühlflüssigkeit über das Verbin dungsrohr 12 in die Ringleitung der Kolbenstange.
Diese Verbindungsleitung 12 ist auf der Zuflussseite und auf der Abflussseite mit einem grösseren lichten Querschnitt versehen als die innern Posaunen und die Leitungen 14 in der Kolbenstange 11. Dadurch werden Wasserschläge vermieden und die Druck schwingungen im Kolbenkühlsystem ganz erheblich vermindert. Auch können durch solche Druckschwin gungen, wenn noch kein Wasserschlag auftritt, Brüche an den Rohrleitungen auftreten infolge der periodi schen Erzitterungen und Verformungen. Die Verbin dung zwischen der Ringleitung in der Kolbenstange und der Rohrleitung 16 im Kolben wird durch den Raum 9 hergestellt.
Dieser Raum wird über der Kolbenstange durch das den Einlaufstutzen tragende Teil 15 gegenüber dem obern Kühlraum 4 abge schlossen. Die Rohrleitung 16 führt die Kühlflüssig keit dem untern Kolbenkühlraum 8 zu. Aus diesem Kolbenkühlraum gelangt die Kühlflüssigkeit über das Rohr 17 in den obern Kolbenkühlraum. Hier scheidet sich die Luft aus der Kühlflüssigkeit aus und der Flüssigkeitsspiegel 13 senkt sich bis auf die Abfluss- öffnung 5 ab, wenn sich der Kolben in einer bestimm ten Stellung befindet. Oberhalb des Flüssigkeitsspie gels befindet sich dann der Luftraum. Der obere Kolbenteil mit dem obern Kühlraum und der untere Kolbenteil mit dem untern Kühlraum werden durch den Bund 18 der Kolbenstange getrennt.
Die Kühl flüssigkeit wird schliesslich durch das Innenrohr in der Kolbenstange 11 abgeführt und gelangt über das Verbindungsrohr 12, die innere Posaune 1 und die äussere Posaune 2 in den Abflusswindkessel. Das Rohrleitungsstück 16 im Kolben ist ebenfalls zur Vermeidung von Wasserschlägen und zur Verringe rung von Druckschwingungen im Kolbenkühlsystem mit einem grösseren lichten Querschnitt ausgestattet als die Ringleitung in der Kolbenstange 11.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 sind bei zwei Rohrleitungsabschnitten mit unregelmässigem Querschnittsverlauf die Winkel 7 und 14 eingezeich- net, unter denen sie gegen die Kolbenachse geneigt verlaufen. Die Pfeile 10 verlaufen parallel zur Kol benachse.
In den Fig. 1 und 2 sind nur solche Kolbenkühl systeme dargestellt, die auf Zu- und Ablaufseite er findungsgemäss ausgebildet sind. Häufig ist jedoch eine Seite weit weniger gefährdet als die andere Seite, weil z. B. das winkelig zur Kolbenachse verlaufende Verbindungsrohr hier sehr viel kürzer ist als auf der andern Seite oder die Kühlmitteltemperatur hier sehr viel niedriger ist als auf der andern Seite. Dann kann es ausreichend sein, nur die andere Rohrleitungsseite erfindungsgemäss auszubilden, während auf der einen Seite Rohre von gleichem lichten Durchmesser bzw. von gleicher mittlerer reziproker Querschnittsfläche entlang der ganzen Seite verwendet werden.
Aber es ist natürlich auf alle Fälle zweckmässig, nicht nur auf einer Seite, sondern auf Zu- und Ab laufseite die mittlere reziproke Querschnittsfläche bei der vom Kolben fortzeigenden bewegten Posaune grösser zu machen als bei der winkelig zur Kolben achse verlaufenden Verbindungsleitung, damit auf beiden Seiten mit Sicherheit der Flüssigkeitsschlag vermieden wird.
Die mittlere reziproke Querschnittsfläche der winkelig zur Kolbenachse verlaufenden Verbindungs leitung 12 ist kleiner als die mittlere reziproke Quer schnittsfläche der anschliessenden geradlinigen Lei tung 14 innerhalb der Kolbenstange. Es ist zweck mässig, diese Bedingung auf Zu- und Ablaufseite zu erfüllen.
Je grösser das Verhältnis der miteinander ver glichenen Integralausdrücke
EMI0003.0010
wird, um so günstiger wird das Kolbenkühlsystem, da die Winkeldifferenz der miteinander verglichenen Rohrleitungsstücke häufig etwa 90 beträgt.
Die vorgenannten Integral-Bedingungen können auch bei andern Rohrleitungsstücken eingehalten wer den und sind besonders für solche Rohrleitungsstücke wichtig, deren Länge wenigstens =/3 des Kolbendurch messers beträgt. Bei kurzen Rohrleitungsstücken ist eine Abweichung von den aufgeführten Bedingungen kaum spürbar.
Betrachtet man das Beispiel gemäss Fig. 1 eines mit Flüssigkeit gekühlten Kolbens 3 einer stehenden doppeltwirkenden Grossdieselmaschine, so erkennt man, dass sich in diesem Falle in dem der Kurbel abgekehrten Kühlraum Luft ansammeln muss. Bei Grossdiesel- und Grossgasmaschinen dieser Art sam melt sich stets erfahrungsgemäss etwas Luft im Kol ben an. Die Luft gelangt z. B. durch ein Schnüffel ventil, das zweckmässigerweise vor der Flüssigkeits pumpe vor dem Rohrleitungssystem sitzt, in die Flüs sigkeit und setzt sich dann in den Lufträumen der Windkessel und des Kolbens ab.
Die Luft kann auch direkt in die Windkessel in Form von Druckluft ein- geführt werden. Solange sich der Kolben nach oben beschleunigt, wird sich die Flüssigkeit unten und die Luft oben absetzen. Ist dagegen die Beschleunigung des Kolbens nach unten gerichtet und grösser als die Erdbeschleunigung, so kehren sich auch die Verhält nisse im Kolben um. Es wird festgestellt, dass sich die Flüssigkeit dann oben ansammelt und die Luft unten. Bei der liegenden Maschine ergeben sich kleine Änderungen der Verhältnisse, da die Erdbe schleunigung senkrecht zur Kolbenbeschleunigung wirkt, das Prinzip bleibt jedoch das gleiche, ebenso bei einem schräg im Raum angeordneten Zylinder, da die maximale Kolbenbeschleunigung die Erd beschleunigung stets um ein Vielfaches übertrifft.
Die Erdbeschleunigung kann in erster Näherung also un beachtet bleiben. Da die Luft nur in kleinen Bläschen in der Flüssigkeit zugeführt wird, das heisst also, viel mehr Flüssigkeit zugeführt wird als Luft, wird sich nur so viel Luft im Kolben sammeln können, bis der Flüssigkeitsspiegel 13 die obere Kante der Abfluss- öffnung 5 erreicht hat, da von da ab Luft abgeführt würde. Entsprechendes gilt für den Fall, dass das Abflussrohr sehr niedrig sitzt. Dann wird das Luft volumen durch den Flüssigkeitsspiegel 13 im Kolben bestimmt, wenn die Kolbenbeschleunigung nach unten gerichtet ist und grösser ist als die Erdbeschleuni gung g.
Bei doppeltwirkenden Maschinen wäre es stets durch entsprechende Anordnung der Flüssig- keitsabflussöffnung in dem der Kurbel zugekehrten Kolbenkühlraum möglich, in diesem Raum ein Luft polster zu erhalten. Bei den Rohrleitungssystemen werden dann zweckmässigerweise grundsätzlich die gleichen vorstehend genannten Bedingungen benutzt. Zur Erreichung grösserer Drehzahlen und höherer Kühlmitteltemperaturen ist es jedoch zweckmässiger, hier kein Luftpolster zu haben.
Auf diese Weise entsteht ein schwingungsfähiges System, da die Flüssigkeitssäulen auf Zu- und Ab laufseite je zwischen dem Luftpolster im Kolben und den Luftpolstern in den Windkesseln schwingen kön nen. Es treten erzwungene Schwingungen mit gleicher Frequenz wie die Hin- und Herbewegung des Kolbens bzw. wie die Drehzahl der Kurbelwelle auf.
Unter suchungen haben ergeben, dass, wenn der im allge meinen nur mässig schwingende Druck im Luftraum des Kolbens bekannt ist, sich aus ihm und den Ge- schwindigkeits- und Beschleunigungsverhältnissen in den Flüssigkeitssäulen der Druck an jeder Stelle des bewegten Teils des Rohrleitungssystems sowohl auf der Zuflussseite zu dem den Luftraum enthaltenden Kühlraum im Kolben als auch auf der Abflussseite bestimmen lässt. Diese Drücke schwingen ebenfalls um einen zeitlichen Mittelwert.
Der Ausschlag des Druckes p<B>.,</B> an der beliebigen Stelle x der Zulaufseite (Fig. 2) wird im wesentlichen durch die Differenz der Ausdrücke
EMI0003.0045
ausgedrückt, da normalerweise dWi das umgekehrte dt Vorzeichen von c,; besitzt. Das kommt daher, dass die schwingenden Flüssigkeitsmassen in dem Rohr leitungssystem gegenüber dem Kolben etwas zurück bleiben, aber im gleichen Takt und mit der gleichen Phase wie dieser schwingen. Zumindest lässt sich dieser Zustand leicht erreichen und ist erwünscht.
Hierbei bedeutet: (hü-h,) = parallel zur Kolbenachse gemessener Ab stand zwischen dem jeweiligen Spiegel der Flüssig keit, z. B. im Kolben und der Stelle x auf der Zuflussseite des bewegten Teils des Rohrleitungs systems, für die der Druck bestimmt werden soll.
Liegt x von dem Flüssigkeitsspiegel im Kolben aus gesehen in Richtung nach der Kurbel zu, so ist er positiv, im andern Falle negativ, 7i = spezifisches Gewicht der Flüssigkeit auf der Zu laufseite entsprechend seiner Temperatur, g = Erdbeschleunigung, ck = Kolbenbeschleunigung, positiv, wenn von der Kurbel fort gerichtet, w1 = Geschwindigkeit der Flüssigkeit beim Eintritt in den bewegten Teil des Rohrleitungssystems relativ zu diesem, in der Rohrleitung entlang nach dem Kolben zu:
+ , F1 = innere Eintrittsquerschnittsfläche in den beweg ten Teil des Rohrleitungssystems (1x in Fig. 2), F = Leitungsquerschnitt in Funktion von 1.
Das Integral ist von der Höhe (11 in Fig. 2) des Flüssigkeitsspiegels z. B. im Kolben bis zur Stelle x entlang der Rohrleitung, und zwar entlang der Linie, die durch die Schwerpunkte der einzelnen innern Querschnittsflächen führt, auszuführen.
Ein entsprechender Ausdruck ergibt sich auch für die Ablaufseite des bewegten Teils des Rohrlei tungssystems, der grundsätzlich das gleiche enthält, und aus dem auch grundsätzlich die gleichen Rück schlüsse gezogen werden können.
Alle Formelzeichen mit dem Index 1I müssen auf den gleichen Luftraum bezogen sein. Zwischen der Stelle x und dem betrachteten Luftraum darf sich kein weiterer Luftraum befinden. Bei einem Lei tungsstück zwischen zwei Lufträumen ist dann an Stelle von w1 und F1 eine Geschwindigkeit und eine innere Querschnittsfläche an einer andern Stelle zwi schen diesen beiden Lufträumen in vorstehender For mel zu benutzen. Diese Formel gilt auch, wenn sich ein Luftraum nicht im Kolben, sondern z. B. in irgendeinem in der Leitung zwischengeschalteten Kessel befinden sollte, in entsprechender Weise.
Es kommt nur darauf an, für alle Stellen des Rohrleitungssystems eine möglichst kleine Amplitude des Druckes zu erhalten, das heisst die beiden oben aufgeführten Ausdrücke, die im wesentlichen den Druckausschlag ausmachen, mögen sich gegenseitig weitestgehend wegtilgen. Damit das erfüllt ist, muss der Ausdruck
EMI0004.0028
in gleicher Weise wie hIl-lz, zunehmen (Fig. 2), wenn man die Stelle x vom Flüssigkeitsspiegel im Kolben ausgehend entlang der Rohrleitung allmählich zu den bewegten Posaunen 1, und zwar ihren Ein fluss- bzw. Ausflussöffnungen, hin verlegt.
Das heisst also, überall da, wo der Abstand hII-h, nicht zu nimmt oder weniger stark zunimmt, muss das auch für den Ausdruck
EMI0004.0033
der Fall sein. Wird das erfüllt, so ist im allgemeinen die Druck amplitude klein, da zwar gewöhnlich
EMI0004.0034
kleiner als 1 c,; 1 ist, dafür aber
EMI0004.0035
grösser als (hIL-h,) wird. Aus dem vorstehenden ergibt sich, dass für alle Leitungsteile, die mit einem grösseren Winkel (14 in Fig. 2) gegen die Achse des Kolbens geneigt sind, der Ausdruck
EMI0004.0038
kleiner sein muss als für solche Leitungsteile, die mit einem kleineren Winkel (7 in Fig. 2) gegen diese Bewegungsgerade geneigt sind.
Ferner zeigt sich, dass nach dem bewegten Kolben hin gerichtete Leitungsteile sehr ungünstig sind, da dann zwar (hi,-h,) wieder abnimmt, hingegen
EMI0004.0041
nicht abnehmen kann.
Nach dem den Luftraum enthaltenden Kühlraum im Kolben bzw. dem entsprechenden Raum im bewegten Maschinenteil hin gerichtete Rohrleitungs- teile dürfen also nur kurz sein und können nur bei relativ langsamer Frequenz der Hin- und Herbewe- gung des Kolbens bzw. bei langsamer Drehzahl der Kolbenmaschine und nicht zu hoher Kühlmitteltem- peratur benutzt werden, da sowohl c,; als auch
EMI0004.0049
bei zunehmender Frequenz bzw. Drehzahl steigen, wenn der Druck nicht unter den Dampfdruck abfallen soll.
Einer Erhöhung des Zulaufdruckes der Kühl- flüssigkeit sind wegen der Dichtungen und Packun gen Grenzen gesetzt, zumal dann auch der Druck im Kolben pII sehr viel stärker ausschlägt, was sich wieder in bezug auf den Druckausschlag an einer beliebigen Stelle x nachteilig auswirkt.
Im Kolben lassen sich häufig z. B. bei einfach wirkenden Maschinen (Fig. 2), manchmal auch bei doppeltwirkenden Maschinen, Rohrleitungsstücke, die nicht geradlinig parallel zur Achse des Kolbens ver laufen, und zwar, wenn man vom Flüssigkeitsspiegel aus, oder einfacher von dem der Kurbel abgekehrten Kolbenboden aus, die Rohrleitung entlang geht, auf den der Kurbel abgekehrten Kolbenboden hin zeigen, ganz vermeiden. Wenn sie nicht ganz vermieden werden können, so sind sie meist kurz, so dass das Hauptaugenmerk auf die ausserhalb des Kolbens ver laufenden Rohrleitungsteile zu richten ist.
Bei Kol benkühlräumen (8 in Fig. 1) und ähblichen Räumen im Kolben (9 in Fig. 1), auch wenn sich darin Leit- wände und Flüssigkeitsführungsstücke befinden, ist der Ausdruck
EMI0005.0015
von sich aus sehr klein. Diese Räume bleiben daher ausserhalb der Betrachtung, zumal die Rohrleitung ausserhalb des Kolbens wichtiger ist.
Das betrachtete Rohrleitungssystem kann jeden beliebigen Innen querschnitt haben, insbesondere ist bei Leitungen in der Kolbenstange (11 in Fig. 1) häufig eine Kreis ringquerschnittsfläche anzutreffen, wenn Zu- und Ableitung durch die Kolbenstange führen.
Im allgemeinen enthalten diese Rohrleitungs systeme längere, etwa senkrecht zur Kolbenachse verlaufende Rohrleitungsstücke, sogenannte Verbin dungsrohre (12 in Fig. 2) etwa in der Höhe des Kreuzkopfes oder sogar Verbindungsrohre, die etwas auf den Kolben hingeneigt sind (12 in Fig. 1). Dann sind die Verhältnisse um so günstiger, je grösser das Verhältnis der Ausdrücke
EMI0005.0021
ist, das man zweckmässigerweise zwischen den vom Kolben fort zeigenden Posaunenrohren und jenen Rohrleitungsstücken bildet. Mit einem Verhältnis von wenigstens 1,3 : 1 kann man schon manchen Bruch vermeiden, zweckmässiger ist jedoch 2 : 1 oder mehr.
Ebenso wie bei höheren Drehzahlen werden die Verhältnisse im allgemeinen bei grösseren Abmessun gen der Maschinen, ausgedrückt durch den Zylinder durchmesser, schwieriger, und es gilt das gleiche wie bei grösseren Drehzahlen, nämlich, dass dann die Erfüllung der genannten Bedingung besonders wich tig ist. Von besonderer Bedeutung ist die Erfüllung der genannten Bedingung bei Brennkraftmaschinen, bei denen der grösste Arbeitskolbendurchmesser wenig stens 450 mm, vorzugsweise wenigstens 600 mm beträgt.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte erweiterte Teil der Rohrleitung kann beispielsweise auch durch den Hohlraum eines Gusskörpers gebildet werden.
Die Eigenfrequenzen des schwingungsfähigen Systems in den Rohrleitungen, das aus Flüssigkeits säulen und Luftpolstern gebildet wird, können aus einer Formel mit guter Näherung ermittelt werden. Es ist natürlich zweckmässig, diese Eigenfrequenzen nicht in den benutzten Drehzahlbereich der Maschine zu legen, zumindest nicht in den Teil mit den hohen Drehzahlen, da dann die Möglichkeit einer starken Druckschwankung und somit Absinken des Druckes unter den Dampfdruck in dem Rohrleitungssystem besonders gross ist. In gewissen Fällen kann es zweckmässig sein, die Leitung in der Kolbenstange seitlich hin und her zu führen.
Auch seitliches Hin- und Herführen in Form von Schleifen oder schraubenlinienförmigem Herum führen kann vorteilhaft sein. Auf diese Weise kann man Unterschiede der innern Querschnittsflächen des Rohrleitungssystems teilweise vermindern oder stel lenweise ganz vermeiden.
Auch wendeltreppenartige Einsätze in der Kolbenstange können den gleichen Zweck erfüllen, denn diese Leitungen wirken hin sichtlich der eingangs geschilderten Verhältnisse wie eine gestreckte Leitung von kleinerem Querschnitt bzw. grösserem Integralausdruck
EMI0005.0034
Um die volle Wirkung zu erhalten, ist es natürlich nicht nur zweckmässig, den Integralausdruck
EMI0005.0035
zwischen Rohrleitungsstücken verschiedener Neigung zu vergleichen und das Rohrleitungssystem so zu dimensionieren, dass dieser Integralausdruck bei dem Rohrleitungsteil mit dem grösseren Winkel kleiner ist als bei dem Rohrleitungsteil mit dem kleineren Win kel.
Es ist hingegen von Vorteil, die etwa unter dem gleichen Winkel verlaufenden Rohrleitungsstücke so zu gestalten, dass bei ihnen die Ausdrücke
EMI0005.0041
mit einer Toleranz von 15 %,, vorzugsweise 8 %, gleich sind. Das heisst also z.
B., die vom Kolben fortzeigenden Posaunen müssen die gleiche mittlere reziproke Querschnittsfläche haben wie die Leitungen in der Kolbenstange.