DE165961C

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Info

Publication number: DE165961C
Application number: DE1904165961D
Authority: DE
Filing date: 1904-10-19
Anticipated expiration: 1924-10-20

Description

Die Kühlung von Kolben und Kolbenstange bei Explosionsmotoren und Kompressoren mittels einer.Flüssigkeit ist bekannt. Neu an vorliegender Erfindung ist die Benutzung der Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte der Kühlflüssigkeit bei Hin-' und Hergang des Kolbens zum Durchtreiben der Flüssigkeit durch die zu kühlenden Teile unter Verwendung von selbsttätigen Ventilen.The cooling of the piston and piston rod in explosion engines and compressors by means of a liquid is known. What is new about the present invention is the use of the Acceleration and deceleration forces of the coolant when going back and forth Piston for propelling the liquid through the parts to be cooled using of automatic valves.

ίο Fig. ι stellt die einfachste Anordnung einer solchen Kolbenkühlung dar. Vor der Inbetriebsetzung müssen der Kolben und die hohle Kolbenstange mit Wasser gefüllt werden. Während der Kurbelbewegung von A nach B (Fig. 2) hat die Wassersäule in der Kolbenstange infolge der verzögerten Kolbenbewegung nach rechts eine Neigung, sich relativ zum Kolben nach rechts zu bewegen, wird also das Ventil f schließen und relativ zum Kolben in Ruhe bleiben. Während der Kurbelbewegung von B nach C hat das Wasser infolge der beschleunigten Bewegung des Kolbens nach links wieder die Neigung, sich relativ zum Kolben nach rechts zu bewegen, bleibt also, da das Ventil geschlossen ist, immer noch relativ zum Kolben in Ruhe. Während der Kurbelbewegung von C nach D hat die Wassersäule infolge der verzögerten Bewegung nach links die Neigung, relativ zum Kolben nach links zu drängen, hebt alsdann das Ventil f und fängt an zu strömen. Der Strom geht aus dem feststehenden Behälter A durch die hohle Kolbenstange w b bis an die Scheidewand 0, durch eine oder mehrere Öffnungen m in den hohlen Kolben a, durch eine oder mehrere öffnungen η aus diesem wieder hinter der Scheidewand 0 in die hohle Kolbenstange und am anderen Ende derselben in einen zweiten feststehenden Behälter A¹. Während der Kurbelbewegung von D nach A endlich hat die Wassersäule infolge der beschleunigten Bewegung des Kolbens nach rechts noch die Neigung, relativ zum Kolben nach links zu drängen, so daß die Strömung anhält.ίο Fig. ι shows the simplest arrangement of such a piston cooling. Before starting up, the piston and the hollow piston rod must be filled with water. During the crank movement from A to B (Fig. 2), the water column in the piston rod has a tendency to move to the right relative to the piston due to the delayed piston movement to the right, i.e. the valve f will close and remain at rest relative to the piston. During the crank movement from B to C, as a result of the accelerated movement of the piston to the left, the water again has the tendency to move to the right relative to the piston, i.e., since the valve is closed, it still remains at rest relative to the piston. During the crank movement from C to D, due to the delayed movement to the left, the water column tends to push to the left relative to the piston, then the valve f lifts and begins to flow. The current goes from the stationary container A through the hollow piston rod wb to the septum 0, through one or more openings m in the hollow piston a, through one or more openings η from this again behind the septum 0 into the hollow piston rod and am the other end of the same into a second stationary container A ¹ . Finally, during the crank movement from D to A , the water column still has the tendency, as a result of the accelerated movement of the piston to the right, to push to the left relative to the piston, so that the flow stops.

Wenn man von Widerständen absieht, befindet sich also während der Kurbelbewegung von A nach C das Wasser relativ zum Kolben in Ruhe, während es unter dem Kurbelweg von C nach A relativ zum Kolben nach links aus dem Gefäß A nach dem Gefäß A¹ strömt.If one disregards resistance, the water is at rest relative to the piston during the crank movement from A to C , while it flows under the crank path from C to A relative to the piston to the left from vessel A to vessel A ¹ .

Praktisch ist es nun von großem Vorteil, beide Wassergefäße k und A¹ an demselben Zylinderende unterbringen zu können. Eine Anordnung, welche dies ermöglicht, ist in Fig. 3 dargestellt. In der hohlen Kolbenstange b ist ein Rohr c angebracht, so daß der vorgeschriebene Weg des Wassers folgender ist:In practice, it is now of great advantage to be able to accommodate both water vessels k and A ¹ at the same end of the cylinder. An arrangement which enables this is shown in FIG. 3. In the hollow piston rod b a tube c is attached so that the prescribed path of the water is as follows:

Aus dem Behälter A durch den Rohrstutzen d und das Ventil f in den ringförmigen Hohlraum der Kolbenstange b, um das Rohr c bis zur Scheidewand 0, durch die Öffnung m in den Kolben, durch die Öffnung η wieder aus dem Kolben in den Ringraum der Kolbenstange, durch die Löcher j? in das innere Rohr c, durch den Krümmer e, das \^entil g in einen zweiten Behälter, un-From the container A through the pipe socket d and the valve f into the annular cavity of the piston rod b, around the pipe c to the septum 0, through the opening m in the piston, through the opening η again from the piston into the annular space of the piston rod , through the holes j? into the inner pipe c, through the elbow e, the \ ^ entil g into a second container, un-

mittelbar neben dem ersten k. Während der Kurbelbewegung von A nach B (Fig. 2) hat die Wassersäule in der Kolbenstange b sowohl als im Rohr c infolge der verzögerten Bewegung des Kolbens nach rechts die Neigung, sich relativ zum Kolben nach rechts zu bewegen. Diese Bewegung kann aber erst dann entstehen, wenn die Wassersäule am geschlossenen Ende der hohlen Kolbenstange bei q unter Bildung eines Vakuums abreißt. In der Kurbelstellung, wo die hierzu, also zur Überwindung des Atmosphärendruckes, notwendige Verzögerungskraft erreicht wird, fängt also die Wassersäule im Rohr c an, sich relativ zum Kolben nach rechts zu bewegen, indem sich das Ventil g öffnet. Die Wassersäule im Ringraum um c herum bleibt dagegen relativ zum Kolben in Ruhe, indem das Ventiiy durch den Wasserdruck geschlossen gehalten wird.indirectly next to the first k. During the crank movement from A to B (Fig. 2) the water column in the piston rod b as well as in the tube c has the tendency to move to the right relative to the piston due to the delayed movement of the piston to the right. This movement can only occur when the water column breaks off at the closed end of the hollow piston rod at q , creating a vacuum. In the crank position, where the deceleration force required for this, i.e. to overcome atmospheric pressure, is achieved, the water column in pipe c begins to move to the right relative to the piston, as valve g opens. The water column in the annular space around c, on the other hand, remains at rest relative to the piston, in that the valve is kept closed by the water pressure.

Während der Kurbelbewegung von B nach C behält die Wassersäule in c infolge der Kolbenbeschleunigung nach links die Neigung, relativ zum Kolben nach rechts zu gehen. Zu einer Wasserströmung im Rohr c führt diese Neigung noch so lange, bis der atmosphärische Druck gegen das bei q herrschende Vakuum den Beschleunigungsdruck derWassersäule überwindet und unter Schließen des Ventils g die Wasserbewegung im Rohr b zum Stillstand bringt. Gleichzeitig wird aber jetzt das Überwiegen des Atmosphärendruckes gegen das Vakuum bei q dazu führen, daß sich das Ventil f hebt und die Wassersäule im Ringraum um c anfängt, relativ zum Kolben nach links zu strömen unter Nachsaugen aus dem Behälter k durch das Rohr d. During the crank movement from B to C , the water column in c retains the tendency to move to the right relative to the piston due to the piston acceleration to the left. This tendency leads to a water flow in pipe c until the atmospheric pressure against the vacuum prevailing at q overcomes the acceleration pressure of the water column and, when valve g is closed, the water movement in pipe b comes to a standstill. At the same time, however, the predominance of the atmospheric pressure against the vacuum at q will cause the valve f to lift and the water column in the annulus around c will begin to flow to the left relative to the piston while sucking in from the container k through the pipe d.

Während der Kurbelbewegung von C nach D wird durch die Kolbenverzögerung diese angefangene Strömung nach links verstärkt, während die Wassersäule in c relativ zum Kolben in'Ruhe und das Ventil g geschlossen bleibt. Während der Kurbelbewegung von D nach A hat die beschleunigte Kolbenbewegung nach rechts dieselbe Wirkung.During the crank movement from C to D , this started flow to the left is intensified by the piston deceleration, while the water column in c relative to the piston remains at rest and the valve g remains closed. During the crank movement from D to A , the accelerated piston movement to the right has the same effect.

Zur Regelung der durchströmenden Wassermenge kann z. B. ein Hahn h angebracht werden.To regulate the amount of water flowing through, z. B. a tap h can be attached.

Zur Unterstützung der Wirkung der Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte an den Wassersäulen in der Kolbenstange kann man auch die Geschwindigkeitshöhe der Relativbewegung zwischen Kolbenstange und dem stillstehenden Wasser im Behälter k ausnutzen, indem man das Saugrohr d, wie in Fig. 4 angedeutet, umbiegt, so daß die Mündung i während des größten Teils der Saugperiode das Wasser in das Rohr d »hineinschaufelt«. \To support the effect of the acceleration and deceleration forces on the water columns in the piston rod, one can also use the speed of the relative movement between the piston rod and the stationary water in the container k by bending the suction pipe d, as indicated in FIG. 4, so that the mouth i " shovels" the water into the pipe d during the greater part of the suction period. \

Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei der der hintere Gleitschuh der Kolbenstange als Verbindungsstück zwischen den zwei Kolbenstangenrohren b und c und den zwei Krümmern d und e ausgebildet ist.Fig. 6 shows an arrangement in which the rear sliding shoe of the piston rod is designed as a connecting piece between the two piston rod tubes b and c and the two bends d and e .

Da, wie auseinandergesetzt, bei Anordnungen wie in Fig. 3, 4 und 6 das Abreißen der Wassersäule eine notwendige Voraussetzung für die Entstehung einer Strömung ist, so liegt auch die Gefahr der harten, hydraulischen Schläge beim Wiederzusammenstoßen der abgerissenen Säulen nahe. Zur Milderung dieser Schläge kann man am geschlossenen Ende q der hohlen Kolbenstange ein Einsatzstück t (Fig. 5) anbringen, das einen Hohlraum ν enthält, der nur durch ein verhältnismäßig enges Loch u mit den Rohren b und c in Verbindung steht. Während des Abreißens der Wassersäulen unter Bildung eines Vakuums wird das Wasser im Hohlraum ν infolge seines Massendruckes ganz oder teilweise durch die Öffnung u herausströmen. Während des Zusammenstoßens der getrennten Wassersäulen unter starker Druckanschwellung füllt sich der Raum ν wieder. Wegen des geringen Durchmessers des Loches u gehört aber hierzu eine verhältnismäßig große Zeit, und eine Verlängerung der Stoßzeit bewirkt eine Verringerung der Stoßkraft, also eine Milderung des Stoßes.Since, as explained, with arrangements such as in FIGS. 3, 4 and 6 the tearing off of the water column is a necessary prerequisite for the creation of a flow, there is also the risk of hard hydraulic impacts when the torn off columns collide again. To mitigate these impacts, an insert t (FIG. 5) can be attached to the closed end q of the hollow piston rod which contains a cavity ν which is only in communication with the tubes b and c through a relatively narrow hole u. During the tearing off of the water columns with the formation of a vacuum, the water in the cavity ν will flow out completely or partially through the opening u due to its mass pressure. During the collision of the separate water columns under strong pressure swelling, the space ν fills up again. Because of the small diameter of the hole u , however, this takes a relatively long time, and an increase in the impact time causes a reduction in the impact force, that is to say a lessening of the impact.

Ein Abreißen der Wassersäule überhaupt und damit jede Gefahr eines Wasserschlages kann man durch eine Ventil- und Rohranordnung, wie in Fig. 8 angedeutet, vermeiden. Die Ventile f und g sind zwangläufig durch einfache starre Verbindung oder durch Hebelübersetzung miteinander verbunden, so daß sie sich immer gleichzeitig bewegen müssen, und zwar öffnen sie beide nach innen. Der Krümmer d von der hohlen Kolbenstange b und der Krümmer e vom inneren Rohr c sind so angebracht, daß die Wassersäule um das innere Rohr um eine Strecke y länger als die Wassersäule in dem inneren Rohr ist. Während der Kurbelbewegung von A bis C, wo die Wassermassen und die Massen der Ventile und ihrer Verbindung nach rechts drängen, bleiben die Ventile geschlossen und ein Abreißen der Wassersäulen kann nicht stattfinden. Während der Kurbelbewegung von C nach A, wo Wassersäulen und Ventile nach links drängen, wird der Massendruck der passend schwer ausgeführten Ventile diese öffnen, und der Massendruck der Wassersäule y wird einen Strom, wie in der Fig. 8 durch Pfeile angedeutet, hervorrufen.A tearing off of the water column in general and thus any risk of water hammer can be avoided by a valve and pipe arrangement, as indicated in FIG. 8. The valves f and g are inevitably connected to one another by a simple rigid connection or by means of leverage, so that they always have to move at the same time, and indeed they both open inwards. The elbow d from the hollow piston rod b and the elbow e from the inner tube c are attached so that the column of water around the inner tube is longer than the column of water in the inner tube by a distance y. During the crank movement from A to C, where the water masses and the masses of the valves and their connection push to the right, the valves remain closed and the water columns cannot tear off. During the crank movement from C to A, where water columns and valves push to the left, the mass pressure of the suitably heavy valves will open them, and the mass pressure of the water column y will cause a flow as indicated in FIG. 8 by arrows.

Claims

Patent claims:

i. Liquid cooling for pistons and piston rods in explosion engines and Compressors, characterized in

that as the driving forces for driving the cooling liquid through the reciprocating Movement of the piston caused acceleration and deceleration forces of the liquid itself, using automatic valves.

2nd embodiment of the liquid cooling for piston and piston rod

ίο according to claim i, characterized in that that to support the acceleration and deceleration forces of the coolant nor the resistance pressure of the liquid in the stationary container against the moving liquid inlet opening the piston rod is also used to propel the liquid through.

3rd embodiment of the liquid cooling for piston and piston rod according to claim i, characterized in that for damping the by tearing off of the water columns under vacuum formation resulting hydraulic impacts in the piston rod through a narrow opening space communicating with the cooled rooms is created, which during the vacuum formation is partially emptied and fills again during the pressure swelling.

4th embodiment of the liquid cooling for piston and piston rod according to claim 1, characterized in that to avoid hydraulic Beat from the two communicating tubes, which are at the inlet and outlet of the cooling liquid are necessary at the same piston rod end, the one tube longer than the other, for the purpose of reducing the inertial forces of difference to utilize the two columns of liquid as driving forces with the use of positively connected valves, v / obei the valves open during the half of the crank path in which a vacuum is created would be possible to close and during that crank path half in which all parts of the liquid columns under Stand under pressure, open.

1 sheet of drawings.