Die Erfindung betrifft einen durch Wärme beaufschlagten Teil einer Kolbenbrennkraftmaschine mit Kühlung durch eine Mehrzahl in einer Strömung einer Kühlflüssigkeit geschalteter Kühlbohrungen.
Eine Kühlung von durch Wärme beaufschlagten Teilen von Kolbenbrennkraftmaschinen mit der Hilfe von Kühlbohrungen ist bereits aus der schweizerischen Patentschrift 210 886 bekannt. Nach diesem Patent können z.B. Zylinderbüchsen oder Zylinderköpfe an den am meisten, mechanisch und durch Wärmespannungen beanspruchten Teilen mit Kühibohrungen versehen werden, die möglichst nahe an der Wand angeordnet sind, die durch Wärme beaufschlagt wird. So ist es bekannt, in der Wand von Zylinderbüchsen an ihrem an den Zylinderkopf anschhessenden Ende Kühlbohrungen auszubilden, die an einen Verteilkanal und an einen Sammelkanal für die Kühlflüssigkeit parallel zueinander angeschlossen sind.
Nun ist es auf fertigungstechnischen Gründen in den meisten Fällen nicht möglich, den Durchmesser der Kühibohrungen kleiner als einen bestimmten Grenzwert auszubilden. Dadurch ergeben sich in vielen Fällen, insbesondere bei einer Parallelschaltung der Kühlbohrungen in der Strömung des Kühlmittels, verhältnismässig niedrige Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels in den Kühlbohrungen, so dass die Gefahr von Ablagerungen von Verunreinigungen aus dem Kühlmittel entsteht. Ausserdem besteht die Gefahr einer un gleichmässigen Verteilung des Kühlmittelstromes auf die einzelnen Kühlbohrungen, was zu einer ungleichmässigen Kühlung des betreffenden Teiles, z.B. einer Zylinderbüchse, führen könnte.
Die Erfindung hat die Schaffung eines Teiles zum Ziel, bei welchem die genannten Nachteile vermieden werden und eine gleichmässige Kühlung einer durch Wärme beaufschlagten Wand ohne die Gefahr von Ablagerungen und mit einer Verbesserung des Wärmeüberganges in das Kühlmittel möglich ist.
Der erfindungsgemässe Teil, durch welchen dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlbohrungen Führungskörper zur Führung der Strömung der Kühlflüssigkeit entlang der Wände der Kühlbohrungen angeordnet sind.
Durch den Führungskörper kann der Strömungsquerschnitt verkleinert und/oder die Länge des Strömungspfades der Kühlflüssigkeit vergrössert werden.
Dadurch wird in beiden Fällen gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit und der Strö mungswiderstand der einzelnen Kühlbohrungen vergrössert. Das führt einerseits zu einer Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Ider Wand der Kühlbohrung und der Kühlflüssigkeit und zur Verminderung der Gefahr der Bildung von Ablagerungen und andererseits bei einer Parallelschaltung zu einer Vergleichmässigung der Aufteilung der Strömung der Kühlflüssigkeit auf die einzelnen Kühlbohrungen.
Nach der einfachsten Ausführungsform kann der Führungskörper ein koaxial mit der Bohrung angeordneter Körper mit rundem Querschnitt sein, der mit der Wand der Kühl'bohrung einen ringförmigen Strömungskanal 'bildet. Bei dieser Atusführungsform können die Führungskörper einfache Zu schnitte von stabförmigem Material sein, die auf eine geeignete Weise, z.B. durch quer zur ihrer Achse verlaufende Stifte, in Iden Kühl bohrungen zentriert und befestigt sind.
Es ist jedoch auch möglich, den Führungskörper mit schraubenlinienformtigen Kanälen für die Kühlflüs sigkeit auszubilden, wobei sie entweder aus flachem, stabförmigem Material bestehen können, das schrauben llinienförmig um seine Längsachse verdreht ist oder einen zylindrischen Kern mit mindestens einer schraubenlinienförmigen Rippe aufweisen können. Auf diese Weise wird neben einer Verengung des Querschnittes, die insbesondere im letzteren uFall ausgeprägt ist, noch eine Verlängerung des Strömungspfades des Kühlmittels entlang des Führungskörpers erzielt.
Eine besonders ein fache und wirksame Austührungsform wird dadurch erhalten, dass eine runde Stange, die den Kern bildet, mit einer Wicklung aus einem schranbenlinienförmig gewundenen Draht mit ebenfalls rundem Querschnitt versehen wird. Eine derartige Ausführungsform des Führungskörpers hat zudem den Vorteil, dass sie eine mlirrimtale Auflagefläche an der Wand der Bohrung, theoretisch eine Linienberührung, aufweist und damit einen bestmöglichen Zutritt der Kühlflüssigkeit zur Wand der Bohrung gestattet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt eines Zylinders einer Kol benbrennkraftmaschine mit Bohrungskühlung der Zylinderbüchse, die
Fig. 2-5 Details der Kühlbohrungen mit Führungs- körpern aus der Fig. 1 in grösserem Massstab und die
Fig. 6-9 die Schnitte VI-IX aus den Fig. 2 bis 5.
In der Fig. 1 ist ein Teil' eines Zylinderblocks 1 dargestellt, in welchem sich eine Zylinderbüchse 2 befindet. Die Bolhrung Sder Zylinderbüchse 2 ist durch einen Zylinderkopf 3 verschlossen. In der Bohrung der Zylinderbüchse 2 ist ein Kolben 4 beweglich.
Das dem Zylinderkopf zugewandte Ende der Zylinderbüchse ist mit Kühlbohrungen 5 versehen, denen Kühlflüssigkeit aus einem Kühlraum 6 zugeführt wird, der sich zwischen dem Zylinderblock 1 und der Zylin derbüchse 2 befindet. An die oberen Enden der Kühlbohrungen 5 schliessen sich radiale Anschlussbohrungen 7 an, die nach aussen in einen Sammelkanal 8 eines Sammelringes 9 führen. Dem Sammeiring 9 wird die Kühlflüssigkeit durch Verbindungsrohre 9' entnommen, welche sie in den Zylinderkopf 3 leiten.
In den Kühlbohrungen 5 sind Führungskörper 10 angeordnet (siehe auch Fig. 2 und 6), die die Form einer Stange mit rundem Querschnitt haben, so dass zwischen der Bohrung 5 und dem Führungskörper 10 ein ringförmiger Strömungskanal 11 entsteht. Die Zentrierung des Führungskörpers 10 in Ider Kühlbohrung 5 kann z.B. durch radiale Stifte 12 erfolgen, die durch Bohrungen des Verdrängungskörpers durchgeführt sind und sich gegen die Wand der Kühlbohrung 5 abstützen.
Nach den Fig. 3 und 7 ist in jeder Kühlbohrung 5 ein Führungskörper 20 eingelegt, der die Form eines schraubenlinienförmig um seine Längsachse verdrehten 'Stückes von flacheren, stabförmigem Material hat. Der Führungskörper 20 bewirkt e'inerseits eine Verengung des Strömungsquerschnittes der Bohrung 5, hauptsächlich jedoch eine Verlängerung des Strömungspfades der Kühlflüssigkeit. Dadurch wird in der bereits erwäha- ten Weise einerseits die Strömungsgeschwindigkeit der Kühl'flüssigkeit, andererseits der Strömungswiderstand der einzelnen Bohrungen 5 erhöht
Die Fig.
4 und 8 zeigen einen Führungskörper, der eine Kombination der Merkmale der Ausführungsfor- men nach den Fig. 2, 6 und 3, 7 aufweist. Nach den Fig. 4 und 8 ist in Ider Bohrung 5 ein Führungskörper 30 angeordnet, der einen zylindrischen, zentralen Teil 31 mit schrauberdlinienförmigen Rippen 32 aufweist.
Bei dieser Ausführungsform' wird die Verlängerung des Strömungspfades nach den Fig. 4 und 5 mit der Verengung des Strömtungsquerschnittes nach den Fig. 2 und 3 kombiniert.
Die Fig. 5 und 9 zeigen schliesslich eine Ausführungsform des Führungskörpers, welche die gleiche Wir kung wie die Ausführungsform nach den Fig. 4 und 8 hat, jedoch leichter herstellbar ist und sim Betrieb gewisse Vorteile aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist in Ider Bohrung 5 ein tFührungskörper 40 mit einem zy lindrischen Teil 41 angeordnet, um welchen schraubenlinienförmig ein runder Draht 42 gewickelt ist. Der Draht 42 kann auf eine beliebige Weise, z.B. durch Lötstellen, mit dem zentralen Teil 41 verbunden sein.
Er kann jedoch auch nur frei in der Bohrung 5 eingelegt sein und den zentralen Teil 41 umschliessen.
Obwohl für gdie Herstellung der VerdTängungskör- per in erster Linie an metallische Stangen bzw. Stäbe gedacht ist, ist es in gewissen Fällen ohne weiteres mög lich, auch solche aus nichtmetallischen Materialien, wie z.B. aus Kunststoffen, zu verwenden.
The invention relates to a part of a reciprocating internal combustion engine acted upon by heat, with cooling by a plurality of cooling bores connected in a flow of a cooling liquid.
Cooling of parts of reciprocating internal combustion engines exposed to heat with the aid of cooling bores is already known from Swiss patent 210 886. According to this patent e.g. Cylinder liners or cylinder heads are provided with cooling holes on the parts that are subjected to the most mechanical and thermal stresses and are arranged as close as possible to the wall that is exposed to heat. For example, it is known to form cooling bores in the wall of cylinder liners at their end adjacent to the cylinder head, which bores are connected in parallel to one another to a distribution channel and to a collecting channel for the cooling liquid.
For manufacturing reasons, in most cases it is not possible to make the diameter of the cooling holes smaller than a certain limit value. This results in many cases, especially when the cooling bores are connected in parallel in the flow of the coolant, relatively low flow speeds of the coolant in the cooling bores, so that there is a risk of contamination from the coolant being deposited. There is also the risk of an uneven distribution of the coolant flow to the individual cooling bores, which leads to uneven cooling of the relevant part, e.g. a cylinder liner.
The invention aims to create a part in which the disadvantages mentioned are avoided and a uniform cooling of a wall exposed to heat is possible without the risk of deposits and with an improvement in the heat transfer into the coolant.
The part according to the invention, by means of which this aim is achieved, is characterized in that guide bodies for guiding the flow of the cooling liquid are arranged in the cooling bores along the walls of the cooling bores.
The flow cross-section can be reduced by the guide body and / or the length of the flow path of the cooling liquid can be increased.
In both cases, this increases the flow rate of the cooling liquid and the flow resistance of the individual cooling bores at the same time. This leads, on the one hand, to an improvement in the heat transfer between the wall of the cooling bore and the cooling liquid and to a reduction in the risk of deposits forming and, on the other hand, in the case of a parallel connection, to an equalization of the distribution of the flow of the cooling liquid to the individual cooling bores.
According to the simplest embodiment, the guide body can be a body with a round cross section which is arranged coaxially with the bore and which forms an annular flow channel with the wall of the cooling bore. In this embodiment, the guide bodies can be simple cuts of rod-shaped material which can be made in a suitable manner, e.g. are centered and fastened by pins running transversely to their axis, in Iden cooling holes.
However, it is also possible to design the guide body with helical channels for the cooling fluid, whereby they can either consist of flat, rod-shaped material that is twisted helically around its longitudinal axis or can have a cylindrical core with at least one helical rib. In this way, in addition to a narrowing of the cross section, which is particularly pronounced in the latter case, an extension of the flow path of the coolant along the guide body is achieved.
A particularly simple and effective embodiment is obtained in that a round rod, which forms the core, is provided with a winding made of a spiral-shaped wire, also with a round cross-section. Such an embodiment of the guide body also has the advantage that it has a minimal contact surface on the wall of the bore, theoretically a line contact, and thus allows the best possible access of the cooling liquid to the wall of the bore.
Further details of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
Show it:
Fig. 1 is a partial section of a cylinder of a Kol benbrennkraftmaschine with bore cooling of the cylinder liner, the
Fig. 2-5 Details of the cooling holes with guide bodies from FIG. 1 on a larger scale and the
6-9 the sections VI-IX from FIGS. 2 to 5.
In Fig. 1 a part 'of a cylinder block 1 is shown in which a cylinder liner 2 is located. The bolt hole S of the cylinder liner 2 is closed by a cylinder head 3. A piston 4 is movable in the bore of the cylinder liner 2.
The end of the cylinder liner facing the cylinder head is provided with cooling bores 5 to which cooling liquid is supplied from a cooling chamber 6 which is located between the cylinder block 1 and the cylinder liner 2. The upper ends of the cooling bores 5 are adjoined by radial connection bores 7, which lead to the outside into a collecting channel 8 of a collecting ring 9. The cooling liquid is withdrawn from the collecting ring 9 through connecting pipes 9 ′ which guide it into the cylinder head 3.
Guide bodies 10 are arranged in the cooling bores 5 (see also FIGS. 2 and 6), which have the shape of a rod with a round cross section, so that an annular flow channel 11 is created between the bore 5 and the guide body 10. The centering of the guide body 10 in the cooling bore 5 can e.g. take place by radial pins 12 which are passed through bores in the displacement body and are supported against the wall of the cooling bore 5.
According to FIGS. 3 and 7, a guide body 20 is inserted into each cooling bore 5, which guide body 20 has the shape of a piece of flatter, rod-shaped material twisted in a helical manner about its longitudinal axis. The guide body 20 on the one hand causes a narrowing of the flow cross section of the bore 5, but mainly an extension of the flow path of the cooling liquid. As a result, in the manner already mentioned, on the one hand the flow rate of the cooling liquid and on the other hand the flow resistance of the individual bores 5 is increased
The fig.
4 and 8 show a guide body which has a combination of the features of the embodiments according to FIGS. 2, 6 and 3, 7. According to FIGS. 4 and 8, a guide body 30 is arranged in the bore 5, which guide body 30 has a cylindrical, central part 31 with ribs 32 in the shape of a screw thread.
In this embodiment, the extension of the flow path according to FIGS. 4 and 5 is combined with the narrowing of the flow cross section according to FIGS. 2 and 3.
Finally, FIGS. 5 and 9 show an embodiment of the guide body which has the same effect as the embodiment according to FIGS. 4 and 8, but is easier to manufacture and has certain advantages during operation. In this embodiment, a guide body 40 with a cylindrical part 41 is arranged in the bore 5, around which a round wire 42 is wound in a helical manner. The wire 42 can be in any manner, e.g. be connected to the central part 41 by soldering.
However, it can also just be freely inserted in the bore 5 and enclose the central part 41.
Although metallic rods or rods are primarily intended for the production of the displacement bodies, in certain cases it is easily possible to use non-metallic materials such as e.g. made of plastics.