DE1240702B - Fluessigkeitsgekuehlte Gehaeuse fuer Brennkraftmaschinen und Kompressoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

FOIp

Deutsche KL: 46c4-3

Nummer: 1240 702

Aktenzeichen: N 237651 a/46 c4

Anmeldetag: 18. September 1963

Auslegetag: 18. Mai 1967

Die Erfindung betrifft ein flüssigkeitsgekühltes Gehäuse für Brennkraftmaschinen und Kompressoren, bei dem an der äußeren Umfangsfläche der den Brenn- bzw. Kompressionsraum begrenzenden Ummantelung frei stehende Rippen angeordnet sind, die vorzugsweise parallel zueinander über den ganzen oder einen Teil des Umfangs der Ummantelung verlaufen und Kühlkanäle einschließen, welche radial nach außen durch Abdeckungen abgeschlossen sind.

Insbesondere ist die Erfindung für Rotations- ίο kolbenmaschinen von Bedeutung, deren Gehäuse sich aus einem Mittelteil, dem Mantel, und zwei Seitenteilen zusammensetzt und das einen Einlaßkanal sowie einen Auslaßkanal für das Arbeitsmedium aufweist. Bei diesen Maschinen hat es sich zur Kühlung des Mantels als vorteilhaft erwiesen, die Kühlflüssigkeit in Umfangsrichtung über den Mantel zu führen. Die Fertigung des Mantels mit geschlossenen, in Umfangsrichtung über den ganzen oder einen Teil des Mantels verlaufenden Kühlkanälen bereitet jedoch Schwierigkeiten, und es werden daher Ausführungen hergestellt bzw. vorgeschlagen, bei denen die Kühlkanäle nachträglich radial nach außen durch aufgeschweißte Bänder oder durch besondere Abdeckungen geschlossen sind. Diese Lösungen erweisen sich, insbesondere im Hinblick auf eine Serienfertigung, als zu kompliziert und zu teuer. Beim Aufschweißen oder Anlöten dieser Bänder besteht die Gefahr eines thermischen Verzugs des Mantels.

Die gleichen Nachteile bestehen bei einem bekannten wassergekühlten Zylinder für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, der schraubenförmig verlaufende, zueinander parallele Rippen aufweist, die durch eine streifenförmige Abdeckung zu einem geschlossenen Kanal für die Führung des Kühlwassers ergänzt werden. Die Abdeckung ist hierbei entweder auf entsprechend verlaufende Ansätze an den Innenflächen der Rippen aufgelegt und auf nicht näher beschriebene Weise mit diesen wasserdicht verbunden, oder sie ist um Ansätze an den Außenflächen der Rippen umgebördelt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die über die äußere Umfangsfläche der Ummantelung verlaufenden Kühlkanäle radial nach außen zu nachträglich mit einfachen und billigen Mitteln zu schließen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kühlkanäle radial nach außen zu durch schnurartige Dichtungen aus elastischem Material geschlossen sind, die zwischen die Seitenflächen benachbarter Rippen eingepreßt und/oder eingeklebt sind. Durch Hüssigkeitsgekühlte Gehäuse für
Brennkraftmaschinen und Kompressoren

Anmelder:

NSU Motorenwerke Aktiengesellschaft,

Neckarsulm (Württ);

Wankel G. m. b. H., Lindau (Bodensee)

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Hanns-Dieter Paschke,

Neckarsulm (Württ.);

Gerhard Maurhoff, Neustadt (Kulm)

die Elastizität der von den schnurartigen Dichtungen gebildeten Abdeckung läßt sich ein flüssigkeitsdichter Abschluß ohne formschlüssige Verbindung und insbesondere ohne Anwendung von hohen Temperaturen, wie sie berm Schweißen oder Löten auftreten, verwirklichen. Darüber hinaus sind der Transport und die Lagerhaltung derartiger elastischer Schnüre wegen des geringen Raumbedarfs beträchtlich vereinfacht. Schließlich ist es unter Umständen möglich, handelsübliche Gummischnüre zu verwenden. Die schnurartigen Dichtungen weisen im Querschnitt Kreis- oder Kreisringform, vorzugsweise jedoch U-Form auf. Um die Einpreßtiefe der schnurartigen Dichtungen zu begrenzen und um diese besser zu fixieren, können in den einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Rippen korrespondierende Aussparungen angebracht sein, die vorzugsweise radial nach außen zu offen sind oder aber als Nuten in die Seitenflächen der Rippen eingelassen sind.

Bei Rotationskolbenmaschinen, insbesondere bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit im Mantel angeordnetem Ein- und/oder Auslaßkanal brauchen sich die Ripen bzw. die von ihnen eingeschlossenen Kühlkanäle nur über einen Teil des Mantels zu erstrecken. Hier schließen die Rippen erfindungsgemäß eine gerade Anzahl von Kühlkanälen ein, die an quer zur Umfangsrichtung über die Oberfläche des Mantels verlaufenden Querwänden enden, wobei anschließend an die Kühlkanäle in den Querwänden U-förmig verlaufende Nuten angeordnet sind, die jeweils zwei benachbarte Kühlkanäle zu einem Kühlkanalpaar verbinden. Jedes der Kühlkanalpaare ist dabei durch eine endlose schnurartige Dichtung geschlossen, die im Übergang zwischen den Kühlkanälen in die U-förmig verlaufenden Nuten einge-

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legt ist, deren Tiefe etwa der durch die Aussparungen vorgegebenen Einpreßtiefe der schnurartigen Dichtungen entspricht.

Bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit im Mantel angeordneter Zündkerze wird im Bereich der Zündkerze eine Anzahl der in Umfangsrichtung über den Mantel verlaufenden Kühlkanäle unterbrochen. Um auch in diesem Fall benachbarte Kühlkanäle paarweise durch endlose schnurartige Dichtungen abschließen zu können, werden die Kühlkanäle erfindungsgemäß so angeordnet, daß eine gerade Anzahl von ihnen im Bereich der Zündkerze unterbrochen ist und daß von den unterbrochenen Kühlkanälen jeweils nebeneinanderliegende an ihren zündkerzenseitigen Enden paarweise durch halbkreisförmige Kanalstücke verbunden sind. Diese im Bereich der Zündkerze unterbrochenen Kühlkanäle sind dabei durch Bohrungen, die quer zu den Kühlkanälen in Höhe der halbkreisförmigen Kanalstücke durch die Rippen verlaufen, mit den seitlich an der Zündkerze vorbeigeführten Kühlkanälen verbunden.

Ebenso ist die Erfindung für Hubkolbenmaschinen mit freistehenden Zylindern zu verwenden, bei denen in an sich bekannter Weise die Kühlkanäle spiralförmig von einem axialen Ende des Zylinders zum anderen axialen Ende verlaufen. Vorteilhaft sind hierbei die Kühlkanäle paarweise angeordnet und die Enden der Kühlkanalpaare durch Nuten verbunden, wobei jedes Kühlkanalpaar durch eine endlose schnurartige Dichtung geschlossen wird. Bei dieser Anordnung wird die Montage der schnurartigen Dichtungen besonders einfach, wenn, wie etwa bei der Herstellung einer elektrischen Wicklung, der Zylinder zum Einlegen der Dichtungen in Rotation um seine Längsachse versetzt wird, wobei die schnurartigen Dichtungen an den axialen Enden des Zylinders, d. h. am Anfang und am Ende der Kühlkanäle, in die die Kühlkanäle paarweise verbindenden Nuten eingelegt sind.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die in den Nuten verlaufenden schnurartigen Dichtungen durch eine Abdeckung, etwa in Form eines Blechstreifens, zu umschließen, die den Mantel bzw. Zylinder ganz oder teilweise abdeckt und durch die die schnurartigen Dichtungen zwischen die Rippen eingepreßt werden.

Der nachfolgenden Zeichnung und Beschreibung einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine sind weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung zu entnehmen, jedoch ist diese keineswegs auf diese Maschinenart beschränkt. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den Mantel einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine gemäß Linine A-A in Fig. 2,

F i g. 2 eine Ansicht des Mantels in Pfeilrichtung E gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine Ansicht des Mantels in Pfeilrichtung F gemäß F i g. 1,

F i g. 4 eine Detailansicht des Mantels in Pfeilrichtung G gemäß F i g. 1 und Fig. 5 eine weitere Ausführung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Mantel 1 eines flüssigkeitsgekühlten Gehäuses einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine, dessen Seitenteile nicht dargestellt sind. In dem Gehäuse ist exzentrisch drehbar ein nicht gezeichneter mehreckiger Kolben angeordnet, dessen Ecken an der inneren Mantelfläche 2, die die Form einer zweibogigen Epitrochoide hat, entlanggleiten und der mit der inneren Mantelfläche 2 volumenveränderliche Arbeitskammern einschließt. Den Arbeitskammern wird bei Drehung des Kolbens in Drehrichtung D durch einen Einlaßkanal 3 Frischgas zugeführt, das durch eine nicht dargestellte Zündkerze, die in das Zündkerzenauge 4 eingeschraubt ist, gezündet wird und das nach Durchlaufen der Verbrennung durch einen Auslaßkanal 5 ausgeschoben wird.

Über einen Teil der Oberfläche? des Mantels 1 verlaufen, wie insbesondere die F i g. 2 und 3 zeigen, in Umfangsrichtung Rippen 8, die eine gerade Anzahl von Kühlkanälen 9 einschließen und die in senkrecht zur Umfangsrichtung an der Oberfläche 7 des Mantels 1 angeordneten Querwänden 11, 12 enden. In den Querwänden 11,12, die in Drehrichtung D des nicht gezeigten Kolbens vor dem Auslaßkanal 5 bzw. nach dem Einlaßkanal 3 angeordnet sind, sind in Verlängerung der Kühlkanäle 9 Nuten 14 angeordnet, die einzelne nebeneinanderliegende Kühlkanäle 9 U-förmig zu Kühlkanalpaaren 9 a, 9 b, 9 c verbinden, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist. Die einzelnen Kühlkanalpaare 9 a, 9 b, 9 c werden radial nach außen jeweils durch eine endlose schnurartige Dichtung 16 geschlossen, die, wie in F i g. 5 gezeigt, kreis- oder kreisringförmigen Querschnitt, vorzugsweise jedoch entsprechend F i g. 3 U-förmigen, radial nach innen zu offenen Querschnitt aufweist und die in entsprechende, in den Seitenflächen 19 der Rippen 8 angebrachte Aussparungen 20 und in die zugehörigen Nuten 14 eingeklebt und/oder eingepreßt ist. Die schnurartigen Dichtungen 16 mit U-förmigem Querschnitt gemäß Fig. 3 werden durch die unter Druck stehende Kühlflüssigkeit, die die U-Form der Dichtungen 16 aufweitet, zusätzlich an die Wände der Aussparungen 20 angepreßt, von denen in den F i g. 3 und 5 zwei verschiedene Ausführungsformen gezeigt sind. Die Tiefe der Nuten 14 entspricht etwa der durch die Aussparungen 20 vorgegebenen Einpreßtiefe der schnurartigen Dichtungen 16. Zum Einpressen wie auch zum Schutz der Dichtungen 16 dient eine Abdeckung 17, etwa ein Blechstreifen, der die Dichtungen 16 überdeckt und am Mantel 1 angeschraubt ist. Durch die Verwendung der endlosen schnurartigen Dichtungen 16 wird die Montage beschleunigt, und außerdem werden Schwierigkeiten vermieden, die sich beim Fassen freier Dichtungsenden ergeben. Um auch für den Abschluß der im Bereich des Zündkerzenauges 4 unterbrochenen Kühlkanäle 9 endlose Dichtungen 16 verwenden zu können, sind die Kühlkanäle 9 so angeordnet, daß sich jeweils die Unterbrechung einer geraden Zahl von Kühlkanälen 9 ergibt, in diesem Fall die Unterbrechung des Kühlkanalpaares 9 b. Die beiden Kühlkanäle 9 des Kühlkanalpaares 9 b sind dabei beidseitig des Zündkerzenauges 4 durch halbkreisförmige Kanalstücke 21 verbunden. Etwa in Höhe der halbkreisförmigen Kanalstücke 21 ist das Kühlkanalpaar 96 durch Bohrungen 22 mit den Kühlkanalpaaren 9 a, 9 c verbunden, um auch im Kühlkanalpaar 96 ein Durchströmen der Kühlflüssigkeit zu ermöglichen.

Die Kühlflüssigkeit wird allen Kühlkanälen 9 gemeinsam durch eine Bohrung 23 bzw. 30 zu- bzw. abgeführt, die quer zur Umfangsrichtung verlaufend die einzelnen Kühlkanäle 9 verbindet und die mit einem nicht gezeichneten Zu- bzw. Abführstutzen in Verbindung steht, der seitlich an die Bohrungen 23 bzw. 30 anschließend an die Seitenfläche 24 einer

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der seitlich äußersten Rippen angebracht ist. Diese Anordnung der Zu- bzw. Abfuhranschlüsse für die Kühlflüssigkeit ist besonders vorteilhaft, da sie keine Unterbrechung der schnurartigen Dichtungen 16 bedingt. Ausgehend von der Bohrung 23 umströmt die Kühlflüssigkeit den Mantel 1 in Umfangsrichtung nach beiden Seiten, wozu für den in Drehrichtung D verlaufenden Teilstrom in der Querwand 11 Aussparungen 25 angebracht sind, durch die die Kühlflüssigkeit in den von den Querwänden 11,12 abgegrenzten Raum 26 um den Einlaßkanal 3 und den Auslaßkanal 5 gelangt, dessen seitliche Wände 28 parallel zu den Stirnflächen 31 des Mantels 1 verlaufen. Radial nach außen ist der Raum 26 durch einen aufgeschraubten Deckel 15 und eine Flachdichtung 18 geschlossen, die den Raum 26 gleichzeitig auch gegenüber dem Einlaßkanal 3 und dem Auslaßkanal 5 abdichten. Durch die Aussparungen in der Querwand 12 tritt die Kühlflüssigkeit wieder in die Kühlkanäle 9 ein und wird zusammen mit dem am Zündkerzenauge 4 vorbeigeführten Teilstrom durch die Bohrung 30 abgeführt. Die Bohrung 23, durch die die Kühlflüssigkeit zugeführt wird, wird vorzugsweise im heißen Bereich des Mantels, in dem Zündung und Verbrennung stattfinden, angeordnet. Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse für Brennkraftmaschinen und Kompressoren, insbesondere Rotationskolben-Brennkraftmaschinen und -Kompressoren, bei dem an der äußeren Umfangsfläche der den Brenn- bzw. Kompressionsraum begrenzenden Ummantelung frei stehende Rippen angeordnet sind, die vorzugsweise parallel zueinander über den ganzen oder einen Teil des Umfangs der Ummantelung verlaufen und Kühlkanäle einschließen, welche radial nach außen zu durch Abdeckungen abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckungen von schnurartigen Dichtungen (16) aus elastischem Material gebildet sind, die zwischen die Seitenflächen (19) benachbarter Rippen (8) eingepreßt und/oder eingeklebt sind.

2. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den einander gegenüberliegenden Seitenflächen (19) benachbarter Rippen (8) korrespondierende, vorzugsweise hinterschnittene Aussparungen (20) angebracht sind, in die die schnurartigen Dichtungen (16) eingepreßt und/oder eingeklebt sind.

3. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse nach Anspruch 1 und 2 für Rotationskolbenmaschinen, insbesondere Rotationskolben-Brennkraftmaschinen, wobei sich das Gehäuse aus einem Mantel und zwei Seitenteilen zusammensetzt und einen Einlaß- und einen Auslaßkanal für das Arbeitsmedium aufweist und wobei in Umfangsrichtung über mindestens einen Teil der Oberfläche des Mantels parallele Rippen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (8) erne gerade Anzahl von Kühlkanälen (9) einschließen, die an quer zur Umfangsrichtung über die Oberfläche (7) des Mantels (1) verlaufenden Querwänden (11,12) enden und daß in den Querwänden (11, 12) anschließend an die Kühlkanäle (9) U-förmig verlaufende Nuten (14) angeordnet sind, die benachbarte Kühlkanäle (9) zu Kühlkanalpaaren (9 a, 9 b, 9 c) verbinden, wobei ein durch Nuten (14) verbundenes Kühlkanalpaar (9 a, 9 b, 9 c) jeweils durch eine endlose schnurartige Dichtung (16) geschlossen ist.

4. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse nach Ansprach 3 für Rotationskolben-Brennkraftmaschinen mit im Mantel angeordneter Zündkerze, bei dem eine Anzahl der in Umfangsrichtung über die Oberfläche des Mantels verlaufenden Kühlkanäle im Bereich der Zündkerze unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade Anzahl von Kühlkanälen (9) im Bereich der Zündkerze endet, wobei jeweils benachbarte Kühlkanäle (9) paarweise an ihren zündkerzenseitigen Enden durch halbkreisförmige Kanalstücke (21) verbunden sind.

5. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse nach Anspruch 1 und/oder 2 für Hubkolbenmaschinen mit frei stehenden Zylindern, wobei die Kühlkanäle spiralförmig von einem axialen Ende zum anderen axialen Ende des Zylinders verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle paarweise angeordnet und die Enden der Kühlkanalpaare durch Nuten verbunden sind, wobei jedes Kühlkanalpaar durch eine endlose schnurartige Dichtung (16) geschlossen ist.

6. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (16) ein U-förmiges Profil aufweisen und so angeordnet sind, daß ihre Schenkel durch den Druck der Kühlflüssigkeit aufgespreizt und an die Seitenflächen (19) der Rippen (8) angedrückt werden.

7. Flüssigkeitsgekühltes Gehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schnurartigen Dichtungen (16) durch eine Abdeckung (17), die den Mantel (1) bzw. Zylinder ganz oder teilweise umspannt, zwischen den Rippen (8) eingepreßt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 363 528;
britische Patentschrift Nr. 459 924;
USA.-Patentschrift Nr. 1673 918.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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